不同排布形态的车身非光滑表面减阻分析与优化

发布时间：2024-05-25 01:44

　　随着我国汽车工业的快速发展,车用燃油消耗量迅速增加。汽车的燃油经济性受到越来越多的重视。目前,汽车的实际使用速度不断提高,而其用于气动阻力的百公里燃油消耗量与车速的平方成正比,因此,降低汽车的气动阻力是提高其燃油经济性的重要途径。但是,随着汽车气动外形的不断完善,车身气动减阻的研究逐渐进入瓶颈期,而非光滑表面减阻技术的迅速发展为其提供了一个新的研究方向。本文将生物学中的叶序理论引入车身非光滑表面的排布设计,并与常规排列方式中减阻效果最佳的矩形排布形态进行对比,分别进行减阻分析与优化,探究其最佳结构参数,以获得更好的气动减阻效果。本文基于MIRA直背车模型,利用计算流体力学数值模拟计算,并通过研究不同的边界层网格划分方案,结合现有风洞试验数据验证,提高数值模拟计算的精度。选取凹坑型非光滑表面为研究对象,并将叶序理论引入凹坑单元体的排布形态设计,在车尾表面分别布置矩形排布和叶序排布的凹坑型非光滑表面,通过数值模拟计算两种排布形态的非光滑表面对气动减阻效果的影响。然后根据光滑模型和非光滑模型的阻力值、压力场、车身表面摩擦系数、车尾气流速度和湍动能等后处理结果,进一步分析了两种排布形态的非光滑...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1气动阻力与车速关系曲线

增长10.51%。随着汽车消费市场的逐步扩大，我国的石油消耗量也在逐年攀升，这对国家的能源安全带来了严峻的挑战。《节能与新能源汽车产业发展规划(2012~2020年)》提出：到2020年，当年生产的乘用车平均燃料消耗量降至5.0L/100km，节能型乘用车燃料消耗量降至4.5L/....

图1-2轿车气动阻力系数与燃油经济性汽车的气动阻力可分为车身前后的压强差所形成压差阻力；空气与车身壁面

势和转型方向。汽车行驶过程中，不考虑加速、爬坡等工况，受到的阻力主要是气动阻力和滚动阻力。而气动阻力的大小与行驶车速有很大关系，相关研究表明（图1-1）[1]，在低速阶段，气动阻力所占总阻力的比例较小，但随着车速的升高而迅速增加，在车速为120km/h时，气动阻力将近达到滚动阻力....

图1-3陨石凹坑结构

3形成特殊的凸起，其他细小的羽毛结构相互交叠形成了凹陷的沟槽，这种独特的结构在会在信鸽飞行时产生沟槽内的气流流动，从而降低其飞行时的阻力[7]。如图1-6所示，蜣螂头背部的非光滑结构能够起到减粘降阻的作用，使其运动更加自如并不沾泥土[8]。由此，科研人员开始了大量对仿生非光滑表面....

图1-5信鸽飞羽表面形态

3形成特殊的凸起，其他细小的羽毛结构相互交叠形成了凹陷的沟槽，这种独特的结构在会在信鸽飞行时产生沟槽内的气流流动，从而降低其飞行时的阻力[7]。如图1-6所示，蜣螂头背部的非光滑结构能够起到减粘降阻的作用，使其运动更加自如并不沾泥土[8]。由此，科研人员开始了大量对仿生非光滑表面....

本文编号：3981522