汽车随动尾翼行进提升机理与调控作用研究

摘要

针对汽车高速稳定性和节能减排两个问题，运用汽车空气动力学原理，建立汽车与尾翼的物理模型，通过数值模拟仿真，研究汽车随动尾翼调控升力的机理和规律，构造一种既可控制升力大小又可控制升力方向的新型汽车尾翼。
　　本研究主要内容包括：⑴研究机翼产生升力的机理，得出尾翼产生负升力的两个因素。单独应用尾翼迎角这个因素在翼型数据库中找出一种阻力较小的上下对称翼型。对其单独进行仿真研究，得出它既能控制升力的大小又能控制升力的方向，并且它产生正负升力的能力是一样的。接着将它安装在模型汽车的尾部进行共同仿真，研究它在汽车尾部环境下控制升力的机理和性能。发现它在正迎角时，产生正升力能力下降，阻力增加；负迎角时产生负升力能力增加，阻力也增加这一规律。⑵结合机翼产生升力的两个因素构造出一种新的高性能尾翼，即前后对称尾翼。对其进行单独的仿真，研究它控制升力的机理和性能，发现它相对于上下对称翼型能产生更大的升力。将其装在汽车尾部进行联合仿真，研究它在汽车尾部调控升力的机理和性能。发现它调控升力的性能比上下对称尾翼优良。在前后对称尾翼的两端安装端板，仿真研究端板抗翼尖涡影响的效果，在实践中说明随动尾翼在调控汽车升力方面的应用。⑶对汽车和前后对称尾翼进行风洞实验，虽然实验结果和仿真结果有一定的误差，但是仍然能表明前后对称尾翼能较好的调控汽车升力。在30m/s以前汽车随动尾翼调控汽车升力的效果不是很明显，在30m/s以后汽车随动尾翼调控汽车升力的效果十分明显。

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符号说明

第1章 绪 论

1.1 课题背景与意义

1.2 汽车气动升力控制技术的国内外研究现状

1.3 存在的问题

1.4 本文的主要思想和研究内容

第2章 汽车空气动力及其CFD计算

2.1 引言

2.2 汽车空气动力学基础

2.3 汽车空气动力计算流体力学基础

2.4 模型汽车的CFD计算

2.4 本章小结

第3章 上下对称随动尾翼升力调控的仿真分析

3.1 引言

3.2 现有的汽车尾翼

3.3 上下对称汽车尾翼

3.4 上下对称尾翼控制汽车升力的仿真研究

3.5 上下对称翼型2

3.6 本章小结

第4章 前后对称随动尾翼升力调控的仿真分析

4.1 引言

4.2 前后对称翼型

4.3 前后对称尾翼在汽车尾部控制升力的仿真分析

4.4 带端板翼板在汽车尾部调控升力的仿真研究

4.5 本章小结

第5章 前后对称尾翼调控汽车升力的风洞实验

5.1 引言

5.2 实验及其辅助装置

5.3 实验汽车模型和尾翼模型

5.4 风洞测试

5.4 测试结果和分析

5.5 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 创新点

6.3 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间参加的科研项目和成果