非光滑车表汽车的空气阻力特性研究

摘要

随着国民经济的快速发展,汽车逐渐成为一种大众消费品,越来越多的走进了人们的日常生活。与此同时,汽车消费快速增长导致的能源消耗增加问题也越来越突出。特别是由于世界能源危机的加剧,石油资源趋于紧缺,石油价格上涨,使得提高汽车的燃料经济性,降低汽车的能耗日益显得重要。
　　 汽车空气阻力是汽车行驶阻力的一个重要组成部分。汽车高速行驶时,消耗燃料得到的动力,大部分都用来克服空气阻力了。同时,随着高等级公路的飞速发展,汽车的平均速度越来越高,消耗在克服空气阻力上的能量也越来越大。可见,降低汽车的空气阻力,是降低能耗,增加燃料利用率的重要途径。
　　 本文将自然界中普遍存在的非光滑表面形态应用到汽车上,利用计算流体力学(ComputationalFluidDynamics,CFD)数值模拟的方法,研究了采用非光滑车表减小汽车空气阻力的可行性。并通过计算汽车的空气阻力系数,分析了非光滑单元体的形状、大小、分布位置和排列方式对减阻性能的影响,为车表非光滑单元体结构的合理设计,提供了一定的指导意义。
　　 同时,本文从汽车空气阻力的组成入手,通过研究汽车的外流场,分别分析了非光滑车表对汽车压差阻力、诱导阻力、摩擦阻力的影响,并根据汽车压差阻力、诱导阻力、摩擦阻力的形成过程,分析了非光滑车表的减阻机理,为后人能够进一步加强非光滑表面的减阻效果提供了一定的依据。