附加装置对厢式货车气动性能影响的试验研究与数值模拟

摘要

当今世界能源危机日趋严重，高速公路的发展也不断完善，汽车行业不断从国外引进具有国际先进水平的新产品和新技术，极大地提高了汽车行业的技术水平，使得在高速公路上行驶的各类汽车的速度不断提高。速度的提升引起气动阻力的大幅度增加，从而引起燃油耗的大幅度增加，致使汽车耗油量在全国耗油总量中占有很大的比例，因而随着能源危机的日益加重，汽车的气动减阻节能问题越来越引起人们的重视。 本文的研究目的就是研究厢式货车几种附加装置的减阻效果，探究附加装置的减阻机理，探索这些装置尺寸、位置的改变对整车气动性能的影响，找出各种减阻装置的最佳配比，对厢式货车的优化设计提供帮助。 汽车空气动力学的研究方法主要有理论分析、试验研究和数值模拟计算三种方法，本文即是结合这三种方法对研究所涉及的问题进行深入分析探讨，对研究对象所涉及的流动现象、力学结果之间的因果关系提出分析见解，得出结论，指导改进。 为了达到上述研究目的，本文从以下几个方面对厢式货车的空气动力特性进行研究： 首先通过风洞试验验证导流罩的减阻作用，分析其对整车气动特性影响的机理，对导流罩的形状及安装的改进提供理论帮助。通过对比风洞试验数据和模拟计算数据的差别，验证两种方法对于导流罩减阻效果和规律的反映是一致的，说明数值模拟的合理性和准确性。 在验证数值模拟正确反映厢式货车附加装置减阻规律的基础上，计算研究侧裙板对厢式货车外部流场的影响，通过比较在无侧风条件和有侧风条件下有无侧裙板时厢式货车气动阻力的变化情况，综合分析侧裙板的气动特性和减阻机理。 一些在结构上与厢式货车相类似的载货汽车，像全挂车、半挂车、大货车等等，由于无货物时这些载货汽车的车厢会去除或者车厢高度会降低，此时由于导流罩不能拆卸反而会起到反作用，增大了整车的气动阻力。所以本文研究一种新的容易拆卸的装置——风挡。相对于导流罩，风挡在结构上就要简单的多，其性价比要远远高于导流罩。本文在对比风挡和导流罩减阻效果的基础上，研究风挡对厢式货车外部流场的影响，分析风挡的减阻机理，对比说明风挡的优越性和不足，为厢式货车的优化设计提供理论参考依据。在风挡的研究中，本文采用正交试验方法研究了高度、宽度和风挡位置三个尺寸的影响因素的最佳条件，得出的最佳尺寸为高度h=40.8mm，宽度B=1.78mm，位置尺寸x=20mm。 通过对试验和计算数据的系统分析，研究厢式货车表面气流的流动特点，明确厢式货车气动阻力主要构成因素，车型参数和气流流动特性、气动阻力特性之间的复杂关系，为厢式货车的气动优化设计提供重要的参考依据。

目录

文摘

英文文摘

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1绪论

1.1研究背景及意义

1.2研究方法

1.3研究目的及研究内容

2流体力学和汽车空气动力学基本原理

2.1基本原理概述

2.2厢式货车行驶中需要克服的各种阻力简介

3厢式货车空气动力特性的风洞试验研究

3.1汽车风洞试验的研究意义及现状

3.1.1汽车风洞试验的研究意义

3.1.2汽车风洞试验的研究现状

3.2汽车风洞试验的主要内容

3.3本文的风洞试验研究概述

3.3.1试验设备及试验模型

3.3.2模型风洞试验技术

3.3.3本文的风洞试验研究内容

4数值模拟计算对厢式货车外部流场的研究

4.1厢式货车外部流场数值模拟的意义及特点

4.2厢式货车数值模拟的主要难点

4.3数值模拟的基本方法和紊流模型

4.4数值模拟计算软件FLUENT程序介绍

4.4.1 FLUENT程序简介

4.4.2 FLUENT程序的功能及应用

4.4.3 FLUENT程序的使用

4.5厢式货车添加附加装置外部流动特性变化研究的数值模拟

4.5.1基本假设及模型简化

4.5.2数值模拟的控制方程

4.5.3计算区域和网格的设定

4.5.4边界条件的设定

4.5.5收敛的判断

4.5.6导流罩对整车阻力系数影响的计算结果

4.5.7厢体侧裙板对整车阻力系数影响的计算结果

4.5.8 正交试验方法对驾驶室顶部挡板数值模拟的计算结果

4.6本章小结

4.6.1未安装导流罩时厢式货车外部流场特性

4.6.2导流罩、侧裙板和风挡对外部气动特性的影响

4.6.3无导流罩、有导流罩和安装风挡三种状态下的比较

5.综合分析及结论

参考文献

致谢