重型载货汽车的空气动力特性研究

论文摘要

本文应用数值模拟与风洞试验相结合地方法系统地研究了重型载货汽车的空气动力学特性。通过对整车流态、驾驶室与货厢间隙长度、尾部形态变化等一系列情况的研究,了解重型载货汽车空气动力学特性的变化规律,提出重型载货汽车在空气动力学减阻方面的一些改进方案。研究表明:驾驶室与货厢间隙对于整车气动阻力具有重要的影响,在不同长度之间存在一个明显地气动阻力拐点;重型载货汽车驾驶室变形、尾部加装尾锥装置都能得到较好的减阻效果,组合后气动阻力系数可降低20%左右。将研究结果应用于工程实际,分析了某国产重型载货汽车的空气动力特性,并将减阻措施应用于实际车型,为新车型开发的早期阶段提供了有效地设计参考。

论文目录

• 提要
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究意义
• 1.3 研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 研究方法
• 1.5 本文的研究内容
• 第2章 数值模拟研究基础
• 2.1 流体动力学控制方程
• 2.1.1 质量守恒方程
• 2.1.2 动量守恒方程
• 2.1.3 能量守恒方程
• 2.2 湍流控制方程
• 2.2.1 湍流瞬时控制方程
• 2.2.2 雷诺时均控制方程
• 2.3 湍流的数值模拟方法
• 2.3.1 直接数值模拟（DNS）
• 2.3.2 大涡模拟法（LES）
• 2.3.3 雷诺时均方法（RANS）
• 2.4 微分雷诺应力方程模型（RSM）
• 2.4.1 雷诺应力输运方程
• 2.4.2 雷诺应力方程的控制方程组
• 2.4.3 雷诺应力方程中的壁面函数法
• 2.5 重型载货汽车外流场数值模拟
• 2.5.1 几何模型
• 2.5.2 计算域与网格模型
• 2.5.3 边界条件的设置
• 2.5.4 数值模拟过程
• 2.5.5 数值模拟结果
• 2.6 本章小结
• 第3章 数值模拟与风洞试验的对比
• 3.1 重型载货汽车（GTS）的研究模型
• 3.2 汽车风洞简介
• 3.3 风洞试验的技术要求
• 3.4 模型风洞试验的相似准则
• 3.5 汽车风洞试验
• 3.5.1 天平测力试验
• 3.5.2 表面压力分布测量试验
• 3.5.3 表面丝带法
• 3.5.4 油膜法
• 3.5.5 PIV法
• 3.6 数值模拟与风洞试验的对比
• 3.6.1 数值模拟与天平测力试验的对比
• 3.6.2 数值模拟与车身表面压力分布测量试验的对比
• 3.6.3 数值模拟与丝带法试验的对比
• 3.6.4 数值模拟与油膜法试验的对比
• 3.6.5 数值模拟与PIV法试验的对比
• 3.7 本章小结
• 第4章 驾驶室与货厢间隙气动特性研究
• 4.1 不同长度间隙的研究模型
• 4.2 不同长度间隙的数值模拟研究
• 4.2.1 数值模拟的计算条件
• 4.2.2 间隙的气动力分析
• 4.2.3 间隙的流态
• 4.2.4 间隙表面压力分布
• 4.3 不同长度间隙的风洞试验
• 4.3.1 气动力测量试验
• 4.3.2 烟流法试验
• 4.3.3 油膜法试验
• 4.3.4 PIV法试验
• 4.4 数值模拟与风洞试验的对比
• 4.4.1 数值模拟与天平测力试验的对比
• 4.4.2 数值模拟与烟流法试验的对比
• 4.4.3 数值模拟与油膜法试验的对比
• 4.4.4 数值模拟与PIV法试验的对比
• 4.5 本章小结
• 第5章 车形变化对整车气动特性的影响
• 5.1 数值模拟的计算条件
• 5.2 驾驶室的变型方案
• 5.3 驾驶室变形方案的气动特性分析
• 5.3.1 驾驶室后部的压力分布
• 5.3.2 货厢前部的压力分布
• 5.3.3 间隙处的压力分布
• 5.3.4 驾驶室变形方案的气动力分析
• 5.4 货厢尾部的变形方案
• 5.5 货厢尾部变形方案的气动特性分析
• 5.5.1 尾部变形方案的气动力系数分析
• 5.5.2 尾部变形方案的尾部压力分析
• 5.5.3 尾部变形方案的理论分析
• 5.6 本章小结
• 第6章 工程应用
• 6.1 载货汽车几何模型的建立
• 6.2 计算条件的设定
• 6.2.1 计算域的设定
• 6.2.2 边界条件的设定
• 6.3 导流罩与侧面保护板的气动特性研究
• 6.3.1 气动力系数比较
• 6.3.2 驾驶室表面压力分布的比较
• 6.3.3 货厢前部表面压力分布的比较
• 6.4 导流罩对间隙长度变化的影响
• 6.4.1 气动力系数的比较
• 6.4.2 间隙流态的比较
• 6.5 尾锥对尾部气动特性的影响
• 6.5.1 气动力系数的比较
• 6.5.2 尾锥装置的流态比较
• 6.6 本章小结
• 第7章 全文总结
• 7.1 本文的主要工作
• 7.2 本文的创新点
• 7.3 展望
• 参考文献
• 攻博期间发表的学术论文及其它成果
• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT