某平头重卡气动附加装置设计及优化
发布时间：2021-05-21 20:48
随着国内高速公路的不断发展,重型卡车的行驶速度也在不断提高。伴随石油价格的不断上涨,环境污染不断加剧,提高重型卡车的燃油经济性迫在眉睫,节能减排也成为当前的研究热潮。平头重卡在重型卡车中占据重要角色,因此提高平头重卡燃油经济性具有重要意义。在国内上述大环境下,本论文依托作者全程参与的中美清洁能源联合研究中心（CERC）项目（提高中载及重载卡车能效关键技术中美联合研究,项目编号:2017YFE0102800）,选取国内某平头重卡为研究对象,对该平头重卡进行气动降阻优化。其主要过程包括:对该平头重卡基础数值仿真计算;气动附加装置的设计与计算;EGO全局优化;风洞试验。首先进行气动套件设计与分析。本文对某平头重卡1:1模型进行数值仿真计算,深入研究基础模型的流动特性,确定牵引车区域、牵引车和挂车间距区域三个汽车空气动力学敏感区域,在气动敏感区域设计了10种独立的气动装置,其中一种海洋动物仿生学减阻附件,减阻效果明显,减阻率为15.0%。通过组合气动附件,获得了组合气动套件,减阻率达27.4%。其次开展组合套件的全局优化。在组合气动套件中选取了四种附加装置为优化对象,以气动阻力系数为目标函数。...
【文章来源】：重庆理工大学重庆市
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题的来源
1.2 研究背景及意义
1.2.1 研究背景
1.2.2 研究意义
1.3 平头重型卡车的历史及国内外研究现状
1.3.1 平头重卡国外研究现状
1.3.2 平头重卡国内研究现状
1.4 基于优化算法的汽车气动优化研究现状
1.5 本文的研究内容
2 数值计算理论与优化方法
2.1 数值模拟理论基础
2.1.1 流体控制方程
2.1.2 湍流控制方程
2.1.3 湍流模拟
2.1.4 气动阻力
2.2 EGO全局优化算法
2.2.1 (DOE-Design of Experiments)实验设计
2.2.2 kriging代理模型
2.2.3 EI函数
2.2.4 差分进化(Differential Evolution,DE)算法
2.2.5 EGO算法优化流程
2.2.6 数据挖掘
2.3 本章小结
3 基础模型数值仿真研究
3.1 仿真模型
3.2 计算策略
3.3 基础模型计算结果及其分析
3.4 本章小结
4 基于气动套件的降阻优化
4.1 牵引车区域的气动优化设计
4.2 牵引车和挂车间距区域气动优化设计
4.3 挂车尾部区域气动优化设计
4.4 组合气动附件减阻
4.5 本章小结
5 基于EGO算法的气动降阻优化
5.1 参数化建模
5.2 优化流程
5.3 Kriging代理模型拟合和精度验证
5.3.1 最优拉丁超立方取样与初始训练样本点
5.3.2 初始Kriging代理模型精度验证
5.3.3 训练样本点的更新
5.3.4 最终Kriging代理模型精度验证
5.4 优化结果分析
5.4.1 最优设计结果
5.4.2 优化结果与组合模型的对比分析
5.5 数据挖掘
5.5.1 敏感度和相关性分析
5.5.2 自组织神经网络映射分析
5.6 本章小结
6 风洞实验
6.1 实验设备
6.1.1 日本东北大学低湍流风洞实验
6.1.2 美国ARC缩比例风洞试验
6.2 日本东北大学低湍流风洞实验
6.2.1 实验模型及实验台架
6.2.2 实验结果及其分析
6.3 美国ARC缩比例风洞实验
6.3.1 风洞实验与CFD仿真的比较
6.3.2 偏航角对风阻系数的影响
6.4 仿真计算和两次实验的对比分析
6.5 本章小结
7 总结与展望
7.1 全文总结
7.2 研究展望
致谢
参考文献
个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]厢式货车气动减阻装置的减阻效果研究[J]. 许建民,范健明. 汽车工程. 2019(06)
[2]基于智能算法的汽车气动外形参数多目标优化[J]. 赖晨光,段孟华,陈小雄,周毓婷,Kaiping WEN. 北京工业大学学报. 2017(09)
[3]受内部空间约束的车身气动优化[J]. 韦甘,杨志刚,李启良. 同济大学学报(自然科学版). 2014(12)
[4]基于改进的Pareto遗传算法的车身气动多目标优化[J]. 韦甘,杨志刚,李启良. 汽车工程. 2014(10)
[5]空气动力学在卡车上的应用[J]. 吕航. 商用汽车. 2014(17)
[6]商用车空气动力学附加装置减阻技术的研究及应用[J]. 王新宇,王登峰,范士杰,付强. 机械工程学报. 2011(06)
[7]大型载货汽车驾驶室与货厢间隙对气动力特性的影响[J]. 刘畅,王靖宇,桑涛,梁天也,胡兴军. 吉林大学学报(工学版). 2007(02)
[8]厢式货车尾流特性的分析[J]. 杜广生,王德昌,雷丽,周连第. 农业机械学报. 2002(05)
[9]井字形格栅对厢式货车减小气动阻力的实验研究[J]. 赵兰水,孔祥雷. 兵工学报. 2002(03)
[10]EQ1092型载货车加装气动附加装置的模型风洞试验研究[J]. 欧阳鸿武,唐艳君,张志沛,胡年. 汽车技术. 2001(06)
博士论文
[1]差异演化算法及其应用研究[D]. 武志峰.北京交通大学 2009
[2]重型载货汽车的空气动力特性研究[D]. 刘畅.吉林大学 2008
硕士论文
[1]轿车局部外形气动减阻优化设计研究[D]. 薛学栋.吉林大学 2017
[2]基于前轮阻风板的SUV气动减阻与优化研究[D]. 孙广.吉林大学 2015
[3]造型初期的汽车气动外形减阻优化设计[D]. 丁伟.吉林大学 2015
[4]重型卡车非光滑车身气动减阻特性研究[D]. 许亮.湖南大学 2014
[5]基于气动附加装置的重型商用车低风阻优化研究[D]. 姜佳男.吉林大学 2011
[6]某商用车前侧围造型与阻力关系的研究[D]. 高懋森.吉林大学 2009
本文编号：3200358
【文章来源】：重庆理工大学重庆市
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题的来源
1.2 研究背景及意义
1.2.1 研究背景
1.2.2 研究意义
1.3 平头重型卡车的历史及国内外研究现状
1.3.1 平头重卡国外研究现状
1.3.2 平头重卡国内研究现状
1.4 基于优化算法的汽车气动优化研究现状
1.5 本文的研究内容
2 数值计算理论与优化方法
2.1 数值模拟理论基础
2.1.1 流体控制方程
2.1.2 湍流控制方程
2.1.3 湍流模拟
2.1.4 气动阻力
2.2 EGO全局优化算法
2.2.1 (DOE-Design of Experiments)实验设计
2.2.2 kriging代理模型
2.2.3 EI函数
2.2.4 差分进化(Differential Evolution,DE)算法
2.2.5 EGO算法优化流程
2.2.6 数据挖掘
2.3 本章小结
3 基础模型数值仿真研究
3.1 仿真模型
3.2 计算策略
3.3 基础模型计算结果及其分析
3.4 本章小结
4 基于气动套件的降阻优化
4.1 牵引车区域的气动优化设计
4.2 牵引车和挂车间距区域气动优化设计
4.3 挂车尾部区域气动优化设计
4.4 组合气动附件减阻
4.5 本章小结
5 基于EGO算法的气动降阻优化
5.1 参数化建模
5.2 优化流程
5.3 Kriging代理模型拟合和精度验证
5.3.1 最优拉丁超立方取样与初始训练样本点
5.3.2 初始Kriging代理模型精度验证
5.3.3 训练样本点的更新
5.3.4 最终Kriging代理模型精度验证
5.4 优化结果分析
5.4.1 最优设计结果
5.4.2 优化结果与组合模型的对比分析
5.5 数据挖掘
5.5.1 敏感度和相关性分析
5.5.2 自组织神经网络映射分析
5.6 本章小结
6 风洞实验
6.1 实验设备
6.1.1 日本东北大学低湍流风洞实验
6.1.2 美国ARC缩比例风洞试验
6.2 日本东北大学低湍流风洞实验
6.2.1 实验模型及实验台架
6.2.2 实验结果及其分析
6.3 美国ARC缩比例风洞实验
6.3.1 风洞实验与CFD仿真的比较
6.3.2 偏航角对风阻系数的影响
6.4 仿真计算和两次实验的对比分析
6.5 本章小结
7 总结与展望
7.1 全文总结
7.2 研究展望
致谢
参考文献
个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]厢式货车气动减阻装置的减阻效果研究[J]. 许建民,范健明. 汽车工程. 2019(06)
[2]基于智能算法的汽车气动外形参数多目标优化[J]. 赖晨光,段孟华,陈小雄,周毓婷,Kaiping WEN. 北京工业大学学报. 2017(09)
[3]受内部空间约束的车身气动优化[J]. 韦甘,杨志刚,李启良. 同济大学学报(自然科学版). 2014(12)
[4]基于改进的Pareto遗传算法的车身气动多目标优化[J]. 韦甘,杨志刚,李启良. 汽车工程. 2014(10)
[5]空气动力学在卡车上的应用[J]. 吕航. 商用汽车. 2014(17)
[6]商用车空气动力学附加装置减阻技术的研究及应用[J]. 王新宇,王登峰,范士杰,付强. 机械工程学报. 2011(06)
[7]大型载货汽车驾驶室与货厢间隙对气动力特性的影响[J]. 刘畅,王靖宇,桑涛,梁天也,胡兴军. 吉林大学学报(工学版). 2007(02)
[8]厢式货车尾流特性的分析[J]. 杜广生,王德昌,雷丽,周连第. 农业机械学报. 2002(05)
[9]井字形格栅对厢式货车减小气动阻力的实验研究[J]. 赵兰水,孔祥雷. 兵工学报. 2002(03)
[10]EQ1092型载货车加装气动附加装置的模型风洞试验研究[J]. 欧阳鸿武,唐艳君,张志沛,胡年. 汽车技术. 2001(06)
博士论文
[1]差异演化算法及其应用研究[D]. 武志峰.北京交通大学 2009
[2]重型载货汽车的空气动力特性研究[D]. 刘畅.吉林大学 2008
硕士论文
[1]轿车局部外形气动减阻优化设计研究[D]. 薛学栋.吉林大学 2017
[2]基于前轮阻风板的SUV气动减阻与优化研究[D]. 孙广.吉林大学 2015
[3]造型初期的汽车气动外形减阻优化设计[D]. 丁伟.吉林大学 2015
[4]重型卡车非光滑车身气动减阻特性研究[D]. 许亮.湖南大学 2014
[5]基于气动附加装置的重型商用车低风阻优化研究[D]. 姜佳男.吉林大学 2011
[6]某商用车前侧围造型与阻力关系的研究[D]. 高懋森.吉林大学 2009
本文编号：3200358
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