Ahmed模型射流主动控制气动减阻策略研究

发布时间：2017-11-06 21:34

  本文关键词：Ahmed模型射流主动控制气动减阻策略研究

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【摘要】：随着我国汽车技术的不断发展,加之国人环保意识的提高,国家不断发布新的汽车油耗强制性国家标准。气体流过车身后会在车身尾部产生流动分离,气体分离后在尾部产生一个负压区,从而产生较大的气动阻力。通过分析车身尾流的流动结构,可以知道压差阻力产生的原因,采用相应的尾流控制措施,可以减小车辆的气动阻力。目前应用最多的流动控制技术主要有被动控制和主动控制这两大类,通常被动控制的措施都比较简单,且成本较低,它的控制措施选定后一般是不变的,因此又称为固定控制,如汽车上的扰流板、导流罩等。主动控制刚好与被动控制相反,它的控制是动态的,可以实时变化,能够随着流动状态的变化而改变,能到达到较理想的控制效果,通常有合成射流技术、定常射流技术、抽吸和吹除等方式。计算机技术的发展为研究提供了便利,现阶段数值仿真技术成为主流,可以有效的研究汽车外流场的变化,它具有计算周期短,成本低等优点,相对于风洞试验有很多的便利。本文主要使用CFD仿真软件STAR-CCM+,对类车体Ahmed模型的尾流场进行仿真研究,首先研究了仿真计算的精确性,然后探讨了射流减阻的减阻措施,采用定常射流的方式,使用雷诺时均法SST k-w湍流模型对25°Ahmed模型尾部流场做了数值仿真,对尾部各个可能减阻的位置做了研究,找到各个位置最好的减阻工况,并分析了尾部涡流的变化,发现通过控制模型尾部的分离涡,可以改变车体的压力大小,从而减小模型的压差阻力,实现减阻的目的。在对25°Ahmed模型尾部各个有效位置做了分析之后,选取五个有效减阻位置的最优减阻工况做射流孔形状的研究,增加了非连续型和翼型这两种形状的射流孔,通过仿真计算,与采用连续型射流孔时得到的结果做比较分析,发现采用连续型射流孔时减阻效果最好,主要因为采用连续型射流孔时射流范围更大些,能够较大程度地改变模型尾流结构。然后将最优的五个减阻工况的参数进行简单的组合,对生成的组合方案进行仿真计算,发现组合的试验工况比单一射流孔时的减阻工况有更好的减阻效果,因此接下来采用正交试验设计方法寻找组合工况最优的减阻工况,实现了现有条件下25°Ahmed模型的最大减阻,并且分析了最优减阻工况时的尾流结构特征及减阻机理,通过对25°Ahmed模型进行系统的分析,总结了射流减阻的规律,为接下来进行的35°Ahmed模型减阻研究提供了一定的依据。最后对35°Ahmed模型做了射流减阻仿真分析研究,35°Ahmed模型的尾流结构与25°Ahmed模型截然不同,气流在流过35°Ahmed模型车体后,在尾部斜面直接分离,要想实现减阻有一定的难度,参考之前对25°Ahmed模型做的研究,选取各个可能有效位置的射流孔设置方案,通过扩大射流孔距离值和射流速度值,采用逐步优化减阻的方法对35°Ahmed模型进行减阻分析,发现能够实现较好的减阻,达到了超过6%的减阻结果,分析了最优减阻工况时的尾流结构特征及减阻机理,对射流减阻这种主动控制的减阻方式有了更深入的认识。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U461.1

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本文编号：1149494