基于等离子体主动流动控制的车辆减阻研究
发布时间：2023-02-19 16:44
介质阻挡放电(DBD)等离子体激励器因其结构简单、响应迅速、功耗低、易于布置等优点,已逐渐成为流动控制领域的重点研究方向之一。本文将DBD等离子体激励器应用于汽车尾流场流动控制研究,通过气动力测量、表面压力测量、PIV速度测量等风洞试验方法,分别阐述了线形等离子体激励器以及等离子体涡发生器对Ahmed模型尾流场的控制机理及规律;同时,基于静态试验获得的离子风速度特性对Suzen仿真模型进行参数修正,提高了离子风仿真精度,成功应用于汽车复杂外流场的流动控制仿真中,并且,修正后的Suzen模型可作为重要的参考模型应用于不同领域的流动控制研究中。首先,在静态环境下研究了离子风的气动特性,分析了线形等离子体激励器结构参数及激励参数对离子风强度的影响,并以最大离子风速度为主要指标,确定了激励器上下电极宽度、电极间隙、介质厚度、激励频率等参数,提高了激励器性能;试验测得不同激励电压下离子风的速度特性,为建立离子风强度与流动控制效果之间的联系以及仿真模型的参数修正提供了详细的数据参考。其次,利用线形等离子体激励器对快背式Ahmed模型尾部流动进行了比较全面的研究,分析了激励器安装位置、激励电压、来流...
【文章页数】：155 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 等离子体激励器介绍
1.2.1 等离子体基本概念
1.2.2 DBD离子体激励器介绍
1.3 国内外研究现状
1.3.1 离子风静态试验
1.3.2 流动控制试验
1.3.3 数值模拟
1.4 当前研究不足以及本文主要研究内容
1.4.1 当前研究不足
1.4.2 本文主要研究内容
1.5 本章小结
第2章 研究方法与理论基础
2.1 试验介绍
2.1.1 模型
2.1.2 试验设备及测试方法
2.2 介质阻挡放电基本原理
2.2.1 放电过程
2.2.2 德拜长度
2.2.3 时间尺度
2.3 等离子体仿真方法
2.3.1 仿真模型介绍
2.3.2 偏微分方程
2.3.3 自定义标量方程
2.3.4 边界条件
2.4 分离流动控制思路
2.4.1 流动分离的产生
2.4.2 流动分离的控制
2.5 本章小结
第3章 离子风静态特性研究
3.1 静态试验介绍
3.1.1 激励器参数
3.1.2 静态试验布置
3.2 结构参数对激励器气动性能的影响
3.2.1 电极间隙
3.2.2 上电极宽度
3.2.3 下电极宽度
3.2.4 介质厚度
3.3 激励参数对激励器气动性能的影响：
3.3.1 激励频率
3.3.2 激励电压
3.4 本章小结
第4章 线形激励器控制快背式模型尾部流动研究
4.1 试验基础
4.1.1 试验布置
4.1.2 试验结果及激励器干扰分析
4.1.3 激励器安装位置
4.2 激励电压对减阻效果的影响
4.2.1 10m/s风速下激励电压影响规律
4.2.2 15m/s风速下激励电压影响规律
4.2.3 20m/s风速下激励电压影响规律
4.2.4 25m/s风速下激励电压影响规律
4.2.5 最大减阻率分析
4.3 侧风条件下的减阻效果分析
4.4 多组激励器组合控制效果分析
4.5 本章小结
第5章 线形激励器控制方背式模型尾部流动研究
5.1 试验介绍及原车测试结果
5.1.1 试验布置及参数定义
5.1.2 原车试验结果分析
5.2 方背式Ahmed模型尾部流动控制机理研究
5.2.1 流动控制机理分析
5.2.2 不同风速下的最大减阻率
5.2.3 侧风条件下的减阻率变化
5.3 尾板尺寸及激励器安装角度对减阻效果的影响
5.3.1 尾板半径对被动减阻的影响
5.3.2 激励器安装角度对主动减阻的影响
5.3.3 总减阻率分析
5.4 本章小结
第6章 等离子体涡发生器流动控制研究
6.1 等离子体涡发生器介绍
6.1.1 涡发生器介绍
6.1.2 DBD-VG流向涡生成机理
6.1.3 DBD-VG参数定义
6.2 DBD-VG在快背式Ahmed模型上的流动控制机理研究
6.2.1 试验介绍
6.2.2 DBD-VG流动控制机理分析
6.2.3 不同风速条件下的减阻率分析
6.2.4 侧风条件下的减阻规律分析
6.3 激励器结构参数对模型减阻效果的影响
6.3.1 对向距离
6.3.2 背向距离
6.3.3 流向长度
6.4 激励器安装位置及其组合工况对减阻的影响
6.4.1 激励器安装位置
6.4.2 组合工况下的减阻效果分析
6.5 本章小结
第7章 Suzen仿真模型修正及其应用
7.1 Suzen模型求解结果分析
7.1.1 网格方案
7.1.2 电势及电荷密度分布
7.1.3 不同激励电压下离子风气动特性分析
7.2 susen模型修正
7.2.1 单个仿真参数对仿真结果的影响
7.2.1.1 电荷分布
7.2.1.2 最大离子风速度
7.2.2 空间分布修正
7.2.3 最大电荷密度修正
7.2.4 Suzen模型推广
7.3 快背式Ahmed仿真分析
7.3.1 仿真方案及结果验证
7.3.2 仿真结果分析
7.4 本章小结
第8章 总结与展望
8.1 主要结论
8.2 创新点
8.3 研究展望
参考文献
作者简介 及攻读博士学位期间取得的科研成果
作者简介
发表论文
专利及软件著作权
致谢
本文编号：3746583
【文章页数】：155 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 等离子体激励器介绍
1.2.1 等离子体基本概念
1.2.2 DBD离子体激励器介绍
1.3 国内外研究现状
1.3.1 离子风静态试验
1.3.2 流动控制试验
1.3.3 数值模拟
1.4 当前研究不足以及本文主要研究内容
1.4.1 当前研究不足
1.4.2 本文主要研究内容
1.5 本章小结
第2章 研究方法与理论基础
2.1 试验介绍
2.1.1 模型
2.1.2 试验设备及测试方法
2.2 介质阻挡放电基本原理
2.2.1 放电过程
2.2.2 德拜长度
2.2.3 时间尺度
2.3 等离子体仿真方法
2.3.1 仿真模型介绍
2.3.2 偏微分方程
2.3.3 自定义标量方程
2.3.4 边界条件
2.4 分离流动控制思路
2.4.1 流动分离的产生
2.4.2 流动分离的控制
2.5 本章小结
第3章 离子风静态特性研究
3.1 静态试验介绍
3.1.1 激励器参数
3.1.2 静态试验布置
3.2 结构参数对激励器气动性能的影响
3.2.1 电极间隙
3.2.2 上电极宽度
3.2.3 下电极宽度
3.2.4 介质厚度
3.3 激励参数对激励器气动性能的影响：
3.3.1 激励频率
3.3.2 激励电压
3.4 本章小结
第4章 线形激励器控制快背式模型尾部流动研究
4.1 试验基础
4.1.1 试验布置
4.1.2 试验结果及激励器干扰分析
4.1.3 激励器安装位置
4.2 激励电压对减阻效果的影响
4.2.1 10m/s风速下激励电压影响规律
4.2.2 15m/s风速下激励电压影响规律
4.2.3 20m/s风速下激励电压影响规律
4.2.4 25m/s风速下激励电压影响规律
4.2.5 最大减阻率分析
4.3 侧风条件下的减阻效果分析
4.4 多组激励器组合控制效果分析
4.5 本章小结
第5章 线形激励器控制方背式模型尾部流动研究
5.1 试验介绍及原车测试结果
5.1.1 试验布置及参数定义
5.1.2 原车试验结果分析
5.2 方背式Ahmed模型尾部流动控制机理研究
5.2.1 流动控制机理分析
5.2.2 不同风速下的最大减阻率
5.2.3 侧风条件下的减阻率变化
5.3 尾板尺寸及激励器安装角度对减阻效果的影响
5.3.1 尾板半径对被动减阻的影响
5.3.2 激励器安装角度对主动减阻的影响
5.3.3 总减阻率分析
5.4 本章小结
第6章 等离子体涡发生器流动控制研究
6.1 等离子体涡发生器介绍
6.1.1 涡发生器介绍
6.1.2 DBD-VG流向涡生成机理
6.1.3 DBD-VG参数定义
6.2 DBD-VG在快背式Ahmed模型上的流动控制机理研究
6.2.1 试验介绍
6.2.2 DBD-VG流动控制机理分析
6.2.3 不同风速条件下的减阻率分析
6.2.4 侧风条件下的减阻规律分析
6.3 激励器结构参数对模型减阻效果的影响
6.3.1 对向距离
6.3.2 背向距离
6.3.3 流向长度
6.4 激励器安装位置及其组合工况对减阻的影响
6.4.1 激励器安装位置
6.4.2 组合工况下的减阻效果分析
6.5 本章小结
第7章 Suzen仿真模型修正及其应用
7.1 Suzen模型求解结果分析
7.1.1 网格方案
7.1.2 电势及电荷密度分布
7.1.3 不同激励电压下离子风气动特性分析
7.2 susen模型修正
7.2.1 单个仿真参数对仿真结果的影响
7.2.1.1 电荷分布
7.2.1.2 最大离子风速度
7.2.2 空间分布修正
7.2.3 最大电荷密度修正
7.2.4 Suzen模型推广
7.3 快背式Ahmed仿真分析
7.3.1 仿真方案及结果验证
7.3.2 仿真结果分析
7.4 本章小结
第8章 总结与展望
8.1 主要结论
8.2 创新点
8.3 研究展望
参考文献
作者简介 及攻读博士学位期间取得的科研成果
作者简介
发表论文
专利及软件著作权
致谢
本文编号：3746583
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