非光滑表面对汽车尾涡结构的控制分析研究

发布时间：2017-12-10 09:01

  本文关键词：非光滑表面对汽车尾涡结构的控制分析研究

  更多相关文章： 非光滑表面 风洞试验 尾涡结构 扰动效应 气动特性

【摘要】：随着经济的快速发展,汽车制造业水平提高与高速公路的大范围修建,实际行驶的汽车速度越来越快,而汽车的行驶速度对于汽车行驶时所受到的空气阻力影响非常大,汽车行驶所受空气阻力与行驶速度的二次成正比,增加的空气阻力势必提高汽车所消耗的燃料,在世界石油资源逐步紧缺的当前社会,寻求汽车节能减排、降低汽车的行驶阻力是不容缓的。而传统的减小汽车空气阻力的方法已经遇到瓶颈,寻求新型气动的减阻思路和方法已经迫在眉睫。研究发现仿生非光滑表面具有较好的减阻效果,根据此种减阻思路,将非光滑结构引入汽车车身上,研究非光滑结构对汽车尾部流场的影响,实现汽车的节能减阻效果。本文研究的重点是针对不同车尾造型的三种车型,分别在汽车顶部、行李舱盖、及尾部上布置凹坑型非光滑结构,分析汽车周围速度变化、压力变化、湍流动能变化、湍流耗散率变化等参数,研究非光滑结构的布置对汽车尾部涡流形成的控制作用,充分了解非光滑表面对尾部旋涡结构的控制行为。本文使用UG软件建立不同尾部造型的MIRA模型组,并将凹坑型结构布置在汽车的顶部、尾部及阶梯背汽车的行李舱盖上,并通过风洞试验与CFD数值仿真相结合的方式,对比分析相同工况设定下,汽车周围压力场与汽车所受空气阻力系数的差别,验证了CFD数值仿真技术的可靠性。通过分析光滑型汽车与表面非光滑型汽车周围的速度变化、压力变化、湍流动能变化、湍流耗散率变化等参数,研究汽车周围流场的生成与变化,发现非光滑结构能有效改善汽车周围的流场。在阶梯背汽车顶部与行李舱盖上布置凹坑型结构,能延迟汽车顶部气流分离,抑制后风窗上猫眼涡的生成,使尾部剪切涡减小和涡核中心前移,但又能使尾部主涡的涡核中心后移,减小尾部主涡的涡量；在三种不同背型汽车尾部布置凹坑型结构,能使尾部剪切涡位置处停滞的气流继续向下游运动,减小尾部气流的摩擦损失,进一步减小了剪切涡的涡量大小,也使得来流更加顺畅,从顶部向下游发展的气流分离延迟,抑制了对尾部主涡的注入量,减小了尾部涡量。本文研究掌握非光滑结构扰动效应的产生和演化机制,探讨非光滑结构的扰动效应及其对尾涡形成的控制作用,得出非光滑结构能延迟气流分离,控制后风窗上猫眼涡与尾部剪切涡流,也能抑制汽车尾部主涡的生成,为有效控制车辆尾迹中旋涡结构,抑制涡激振动,改善汽车气动特性提供重要依据。
【学位授予单位】：湖南大学
【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：1273858