典型轿车瞬态气动特性实验研究

发布时间：2017-07-25 22:13

  本文关键词：典型轿车瞬态气动特性实验研究

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【摘要】：在当今世界能源紧张、环境污染等严重问题下,汽车行业也承受着严峻的考验,虽然新能源汽车方向在逐渐发展,但是节能减排的要求依然是汽车行业当下以及未来不得不面临的亟待解决的现实问题。而对汽车进行有效地气动减阻是解决汽车节能减排的主要方式之一,这就需要对汽车流场有一个深入地认知,只有了解汽车尾流场结构和形成机理才能更高效地改善汽车空气动力性能。因此,本文选取了国际标准模型MIRA的四款车型:阶背式、快背式、方背式以及皮卡,并在汽车风洞中进行了瞬态流场PIV实验,在风速为27.78m/s下获取了四款车型的尾部流场信息,包括纵向方向分布的5个不同位置截面、横向方向分布的2个不同位置截面和垂直方向分布的4个不同位置截面。并利用Tecplot软件对每个位置的1200张PIV图像进行处理,分别得到瞬态流场涡量图、时均流场涡量图、速度流线图、速度矢量图等,通过时均流场和瞬态流场的对比分析揭示了典型轿车瞬态尾流场的形成机理,并总结出各车型的尾流场结构示意图。本文主要得到以下结论:(1)在阶背式模型尾流场中,A柱涡沿车顶两侧逐渐向尾部中间靠拢延伸,最后在下洗气流的作用下融入到尾流中;模型尾部有一大一小两个涡,即E涡和F涡。E涡的形状犹如“L”型,而非马蹄形;而F涡则是一排交替的小涡结构组成,其特征表现为横向上带有肋结构的卷涡,并成波浪形。(2)在快背式模型尾流场中,存在三个典型的纵向涡:位于尾部中间的是由汽车前端A柱产生的A柱涡,其沿车背中间逐渐向后延伸,并发展了一对对旋的纵向涡;其次是沿车背C柱形成的C柱涡,是一个典型的拖拽涡;位于尾部外侧的是由车底部上翘角而形成的D涡。流经车顶部的气流完全附着在车背上流动,并在车背中间产生了如波浪一般涡结构,同时不断分离出许多子涡。(3)在方背式模型尾流场中,最大的特征就是产生了一个“n”型回流涡,其特征是在垂直方向该涡由外侧向内对旋,在纵向方向该涡是由内侧向外对旋,并且该回流涡主要发生在车背后,同时与车背之间有一段真空区。(4)在皮卡模型尾流场中,尾流涡分布与阶背式十分相似,如尾部同样出现了C柱涡、D涡、E涡、F涡等,这是由于流经皮卡车顶部的气流与阶背式一样,在车背处发生完全脱离,并没有附着在车背上,并不断向后延伸。(5)通过瞬态流场分析揭示了C柱涡和D涡之间的相互作用:C柱涡和D涡相互反向旋转,在相互作用下,各自产生了很多分离涡,即子涡;而C柱涡涡量值非常高,涡径也非常大,所以C柱涡起着主导作用,D涡产生的子涡和C柱涡的子涡便都围绕在C柱涡周围。本文对MIRA模型组的尾部流动分离、涡街生成和脱落以及随时间推移尾流涡非定常的发展过程的深入研究将为汽车减阻、造型优化等提供有力的理论基础。
【关键词】：MIRA模型 瞬态流场 PIV
【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
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-22
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国外研究历史与现状11-17
• 1.3 国内研究历史与现状17-20
• 1.4 本文研究的主要内容20-22
• 第2章 汽车流场基础研究22-34
• 2.1 流体的粘性22-23
• 2.2 粘性的影响23-31
• 2.2.1 边界层23-24
• 2.2.2 层流与湍流24-25
• 2.2.3 流场25-26
• 2.2.4 汽车前端流场26-27
• 2.2.5 汽车尾流场27-31
• 2.3 汽车空气动力学流态显示试验31-32
• 2.4 本章小结32-34
• 第3章 典型轿车尾流区PIV实验34-44
• 3.1 选取试验模型34-36
• 3.2 PIV试验技术36-39
• 3.2.1 PIV概述36-37
• 3.2.2 PIV技术原理37-38
• 3.2.3 PIV系统组成38-39
• 3.3 PIV试验方案设计39-42
• 3.4 本章小结42-44
• 第4章 典型轿车瞬态尾流场分析研究44-90
• 4.1 MIRA阶背式模型尾流场分析44-58
• 4.1.1 纵向方向流场44-49
• 4.1.2 横向方向流场49-53
• 4.1.3 垂直方向流场53-57
• 4.1.4 MIRA阶背式尾流场总结57-58
• 4.2 MIRA快背式模型尾流场分析58-70
• 4.2.1 纵向方向流场58-62
• 4.2.2 横向方向流场62-65
• 4.2.3 垂直方向流场65-69
• 4.2.4 MIRA快背式尾流场总结69-70
• 4.3 MIRA方背式模型尾流场分析70-79
• 4.3.1 纵向方向流场70-72
• 4.3.2 横向方向流场72-74
• 4.3.3 垂直方向流场74-78
• 4.3.4 MIRA方背式尾流场总结78-79
• 4.4 MIRA皮卡模型尾流场分析79-89
• 4.4.1 纵向方向流场79-83
• 4.4.2 横向方向流场83-85
• 4.4.3 垂直方向流场85-88
• 4.4.4 MIRA皮卡式尾流场总结88-89
• 4.5 本章小结89-90
• 第5章 全文总结与展望90-94
• 5.1 本文总结90-92
• 5.2 展望92-94
• 参考文献94-100
• 作者简介100-102
• 致谢102

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：573539