应用主动控制技术的汽车模型减阻研究

摘要

汽车会消耗大量的燃油且尾气会造成污染。随着人们对环境保护越来越重视以及汽车燃油价格不断提升，如何降低汽车的燃油消耗成为一项重要的研究方向。汽车在马路上行驶时，会因为受到气动阻力而消耗燃油。其中汽车前后压差造成的压差阻力占据气动阻力的85%。因此，降低汽车在行驶中的压差阻力，成为一种能有效减少汽车燃油消耗的途径。本文根据车尾倾斜面倾角可以将Ahmed车体模型分为低阻和高阻模型，本文以25度高阻Ahmed车体模型和35度低阻Ahmed车体模型作为研究对象，利用主动控制减少汽车阻力，并研究减阻机理。
　　本研究主要内容包括：⑴在雷诺数为1.67×105条件下，研究35度低阻Ahmed车体模型无控制下的车尾流场结构。根据计算得到的平均及瞬时速度场、涡量场，分析构造出车体模型尾部流场结构。与其他研究结果相比，本课题车尾流场结构中的上部循环结构较大，在整个流场中占主导地位，而下部循环结构作用相对较小。⑵在35度低阻Ahmed车体模型尾部安装了射流执行器S1、S4和S5。研究在5种控制方式下的车尾流场结构，包括执行器S1单独控制，执行器 S4单独控制，执行器 S5单独控制，S1和 S4的组合控制，执行器 S1、S4和 S5组合控制。根据实验获得的数据，寻找流场结构变化与车体模型减阻之间的关系，进而分析主动控制减阻的机理。⑶在雷诺数为1.67×105条件下，研究25度高阻Ahmed车体模型在两个定常射流执行器S1和S4组合控制下，通过改变每个执行器的射流动量系数，获得对应的车体模型减阻系数，取得了最大减阻19%的效果，并且用通过实验测得的压力数据验证减阻效果。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.1.1课题来源

1.1.2研究的目的及意义

1.2 国内外相关领域研究现状综述

1.2.1汽车风洞研究的发展及研究方法

1.2.2风洞中常用汽车模型

1.2.3车体减阻控制研究

1.3 本文的主要研究内容

第2章 实验设备

2.1 引言

2.2 风洞

2.3 实验测量设备

2.3.1压力扫描系统

2.3.2测力系统

2.3.3 PIV实验设备

2.4 执行器制造安装及气源系统

2.4.1 射流执行器的设计及安装

2.4.2 气源系统

2.5 车体及安装

2.6 本章小结

第3章 35度模型减阻机理研究

3.1 引言

3.2 PIV测量实验及流动显示实验

3.3实验结果

3.3.1 无控制下的流场结构

3.3.2 控制前后的流场结构对比

3.4 本章小结

第4章 25度模型阻力及压力测量实验

4.1 车体模型阻力压力相关系数计算

4.2 组合控制下实验结果及分析

4.3 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢