基于等离子体流动控制的GTS模型气动减阻研究
发布时间：2022-11-05 06:37
商用车作为一种生产资料,燃油消耗量是评价其整车综合性能的重要指标之一,降低车辆气动阻力对提升整车燃油经济性和核心竞争力意义重大。等离子体流动控制作为一种主动流动控制方法,具有重量轻、可靠性高、成本低、反应快速等优点,被逐渐应用在抑制流动分离及边界层转捩等方面,并取得良好的控制效果。因此研究等离子体对厢式货车的流动控制效果,并提出切实可行的商用车气动减阻方案具有重要意义。本文以CFD仿真的方法,利用计算流体力学软件Fluent,探究等离子体流动控制对类厢式货车GTS模型的气动减阻效果。主要研究内容如下:首先运用三维空腔模型进行等离子体数值仿真,并将仿真结果与现有实验数据进行对比,验证本文仿真方法的准确性。然后将等离子体流动控制效果应用到圆柱模型上,通过对比施加等离子体激励前后圆柱气动阻力系数、涡量图、剪切应力云图等揭示等离子体流动控制机理,并进行等离子体流动控制对圆柱扰流的气动减阻研究,研究结果表明:等离子体流动控制的作用机理是通过诱导近壁面气体定向移动将圆柱上下表面流动分离点向后推移,从而减小圆柱扰流尾部湍流区域的大小及强度,降低圆柱前后的压差阻力,从而降低圆柱气动阻力系数;当来流风速...
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 等离子体及等离子体流动控制简介
1.3 国内外研究进展
1.3.1 国内研究进展
1.3.2 国外研究进展
1.4 本文主要研究内容
1.5 本章小结
第2章 理论基础与研究方法
2.1 计算流体力学理论基础
2.1.1 基本控制方程
2.1.2 SST湍流模型
2.2 等离子体数值模拟控制方程
2.3 利用UDF定义动量源相
2.4 基于特征值的涡旋识别方法
2.5 本章小结
第3章 等离子体模型的数值仿真及流动控制机理
3.1 等离子体数值模拟仿真方法的验证
3.2 圆柱扰流外流场分析
3.3 等离子体施加位置对圆柱气动阻力系数的影响
3.4 激励电压对等离子体作用效果的影响
3.5 来流风速对等离子体作用效果的影响
3.5.1 来流风速为20m/s
3.5.2 来流风速为25m/s
3.6 本章小结
第4章 等离子体流动控制对GTS模型的气动减阻研究
4.1 等离子体激励器能耗分析
4.2 GTS模型外流场仿真分析
4.3 位置1处等离子体减阻方案仿真分析
4.3.1 激励位置对GTS模型气动减阻效果
4.3.2 激励电压对GTS模型气动减阻效果
4.3.3 来流风速对等离子体减阻效果的影响
4.4 位置2处等离子体减阻方案仿真分析
4.4.1 激励位置对GTS模型气动减阻效果
4.4.2 激励电压对GTS模型气动减阻效果
4.4.3 来流风速对等离子体减阻效果的影响
4.5 位置3处等离子体减阻方案仿真分析
4.5.1 激励电压对GTS模型气动减阻效果
4.5.2 来流风速对等离子体减阻效果的影响
4.6 本章小结
第5章 各位置等离子体流动控制最优减阻的组合方案
5.1 引言
5.2 各来流风速下组合工况研究
5.3 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 研究展望
参考文献
作者简介及科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]MIRA阶背式模型的瞬态流动结构分析[J]. 张英朝,曹惠南,朱会. 湖南大学学报(自然科学版). 2019(08)
[2]等离子体控制下后台阶流动的数值模拟[J]. 王靖宇,周申申,胡兴军. 重庆理工大学学报(自然科学). 2019(02)
[3]等离子体激励器控制圆柱绕流的实验研究[J]. 张鑫,黄勇,李华星. 力学学报. 2018(06)
[4]等离子体激励对飞翼布局飞行器增升及流态影响[J]. 姚军锴,何海波,周丹杰,史志伟,杜海. 西北工业大学学报. 2018(05)
[5]飞翼布局纵向气动特性的等离子体激励控制[J]. 龙玥霄,刘国政,孟宣市,李华星,刘铁中. 高电压技术. 2018(09)
[6]脊状结构表面圆柱绕流的流体特性研究[J]. 王伟,宋保维,毛昭勇,张婷颖. 华中科技大学学报(自然科学版). 2018(09)
[7]等离子体激励参数对圆柱绕流影响的风洞实验研究[J]. 王建明,江海亮,明晓杰,常文博,王成军. 科学技术与工程. 2017(35)
[8]改进SST湍流模型在分离流中的应用[J]. 康庄,倪问池,孙丽萍. 哈尔滨工程大学学报. 2017(09)
[9]中国汽车产业规模经济发展研究[J]. 梁波. 商. 2015(42)
[10]解读《节能与新能源汽车产业发展规划》[J]. 吴勇. 汽车维修. 2012(10)
博士论文
[1]基于尾部流动结构的车辆气动减阻技术研究[D]. 郭鹏.吉林大学 2015
[2]沿面介质阻挡放电等离子体流动控制实验研究[D]. 闫慧杰.大连理工大学 2016
[3]大气压沿面介质阻挡放电等离子体流动控制实验研究[D]. 齐晓华.大连理工大学 2017
[4]等离子体流动控制机理及其应用研究[D]. 李钢.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2008
[5]一种基于低温等离子体的流动控制技术研究[D]. 傅鑫.南京理工大学 2007
[6]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]基于脉冲锯齿形等离子体激励器的翼型流动控制机理研究[D]. 姜大吉.哈尔滨工业大学 2019
[2]汽车侧窗风振噪声机理及控制研究[D]. 于旭涛.吉林大学 2018
[3]基于多孔介质的厢式载货汽车气动减阻研究[D]. 苗月兴.吉林大学 2016
[4]等离子体流动控制及其在压气机中的应用研究[D]. 杨凌元.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2013
本文编号：3702094
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 等离子体及等离子体流动控制简介
1.3 国内外研究进展
1.3.1 国内研究进展
1.3.2 国外研究进展
1.4 本文主要研究内容
1.5 本章小结
第2章 理论基础与研究方法
2.1 计算流体力学理论基础
2.1.1 基本控制方程
2.1.2 SST湍流模型
2.2 等离子体数值模拟控制方程
2.3 利用UDF定义动量源相
2.4 基于特征值的涡旋识别方法
2.5 本章小结
第3章 等离子体模型的数值仿真及流动控制机理
3.1 等离子体数值模拟仿真方法的验证
3.2 圆柱扰流外流场分析
3.3 等离子体施加位置对圆柱气动阻力系数的影响
3.4 激励电压对等离子体作用效果的影响
3.5 来流风速对等离子体作用效果的影响
3.5.1 来流风速为20m/s
3.5.2 来流风速为25m/s
3.6 本章小结
第4章 等离子体流动控制对GTS模型的气动减阻研究
4.1 等离子体激励器能耗分析
4.2 GTS模型外流场仿真分析
4.3 位置1处等离子体减阻方案仿真分析
4.3.1 激励位置对GTS模型气动减阻效果
4.3.2 激励电压对GTS模型气动减阻效果
4.3.3 来流风速对等离子体减阻效果的影响
4.4 位置2处等离子体减阻方案仿真分析
4.4.1 激励位置对GTS模型气动减阻效果
4.4.2 激励电压对GTS模型气动减阻效果
4.4.3 来流风速对等离子体减阻效果的影响
4.5 位置3处等离子体减阻方案仿真分析
4.5.1 激励电压对GTS模型气动减阻效果
4.5.2 来流风速对等离子体减阻效果的影响
4.6 本章小结
第5章 各位置等离子体流动控制最优减阻的组合方案
5.1 引言
5.2 各来流风速下组合工况研究
5.3 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 研究展望
参考文献
作者简介及科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]MIRA阶背式模型的瞬态流动结构分析[J]. 张英朝,曹惠南,朱会. 湖南大学学报(自然科学版). 2019(08)
[2]等离子体控制下后台阶流动的数值模拟[J]. 王靖宇,周申申,胡兴军. 重庆理工大学学报(自然科学). 2019(02)
[3]等离子体激励器控制圆柱绕流的实验研究[J]. 张鑫,黄勇,李华星. 力学学报. 2018(06)
[4]等离子体激励对飞翼布局飞行器增升及流态影响[J]. 姚军锴,何海波,周丹杰,史志伟,杜海. 西北工业大学学报. 2018(05)
[5]飞翼布局纵向气动特性的等离子体激励控制[J]. 龙玥霄,刘国政,孟宣市,李华星,刘铁中. 高电压技术. 2018(09)
[6]脊状结构表面圆柱绕流的流体特性研究[J]. 王伟,宋保维,毛昭勇,张婷颖. 华中科技大学学报(自然科学版). 2018(09)
[7]等离子体激励参数对圆柱绕流影响的风洞实验研究[J]. 王建明,江海亮,明晓杰,常文博,王成军. 科学技术与工程. 2017(35)
[8]改进SST湍流模型在分离流中的应用[J]. 康庄,倪问池,孙丽萍. 哈尔滨工程大学学报. 2017(09)
[9]中国汽车产业规模经济发展研究[J]. 梁波. 商. 2015(42)
[10]解读《节能与新能源汽车产业发展规划》[J]. 吴勇. 汽车维修. 2012(10)
博士论文
[1]基于尾部流动结构的车辆气动减阻技术研究[D]. 郭鹏.吉林大学 2015
[2]沿面介质阻挡放电等离子体流动控制实验研究[D]. 闫慧杰.大连理工大学 2016
[3]大气压沿面介质阻挡放电等离子体流动控制实验研究[D]. 齐晓华.大连理工大学 2017
[4]等离子体流动控制机理及其应用研究[D]. 李钢.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2008
[5]一种基于低温等离子体的流动控制技术研究[D]. 傅鑫.南京理工大学 2007
[6]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]基于脉冲锯齿形等离子体激励器的翼型流动控制机理研究[D]. 姜大吉.哈尔滨工业大学 2019
[2]汽车侧窗风振噪声机理及控制研究[D]. 于旭涛.吉林大学 2018
[3]基于多孔介质的厢式载货汽车气动减阻研究[D]. 苗月兴.吉林大学 2016
[4]等离子体流动控制及其在压气机中的应用研究[D]. 杨凌元.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2013
本文编号：3702094
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