側(cè)風環(huán)境中車輛出隧道過程的氣動特性研究.pdf

1、隨著我國公路通車里程的逐年增加以及汽車保有量的迅速增長，我國正快速進入汽車社會。我國各種地勢地貌相當復雜，特別是以山區(qū)居多，山地和丘陵占居全國總面積的三分之二以上。為保證道路的連續(xù)性和合理性，經(jīng)常采用建設隧道來穿越山嶺。近年來，我國公路隧道通車里程和座數(shù)逐年增多。我國為多風國家，當車輛由隧道內(nèi)駛出時，由于車輛是由相對封閉的空間進入開放空間，汽車本身的空氣動力學特性會發(fā)生很大的變化，加之受到風的影響，汽車的側(cè)傾力會急劇變化，導致失控和側(cè)翻

2、等交通事故。另外，在實際道路行駛時，車輛不可避免的會發(fā)生跟隨以及并行，此時車身周圍氣流的會發(fā)生變化，從而帶來車輛行駛安全問題。
　　本文采用基于動態(tài)分層法的動網(wǎng)格技術(shù)對側(cè)風環(huán)境中車輛駛出隧道過程的氣動特性進行研究，分析所涉及的流動現(xiàn)象和力學結(jié)果之間的關(guān)系并且得出相應的結(jié)論。具體如下:
　　首先對單輛貨車駛出隧道的過程進行數(shù)值計算，將計算結(jié)果與前人實驗值及穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬的結(jié)果進行對比，計算結(jié)果誤差在允許范圍內(nèi)，為后續(xù)的數(shù)值模擬提

3、供了依據(jù)和保證。
　　研究單輛貨車駛出隧道過程的氣動特性，設置4種不同的行駛速度以及4種不同的風速進行對比分析。發(fā)現(xiàn)貨車在駛出隧道后其阻力系數(shù)變小，且側(cè)風速度越大時，貨車駛出隧道后的阻力系數(shù)越大，其側(cè)向力系數(shù)也越大。貨車的氣動力系數(shù)在隧道出口前后發(fā)生了較大的波動，且側(cè)風速度越大，貨車周圍的流速及壓力分布越不均勻，其氣動力系數(shù)波動越大，行駛安全性越差。
　　研究側(cè)風狀態(tài)下兩輛車相互尾隨出隧道時兩車的氣動特性，將車速設置為30m

4、/s，設置4種不同的側(cè)風速度，引入標準轎車模型并變換轎車和貨車的前后位置進行對比分析。發(fā)現(xiàn)兩車相互尾隨時前后兩車的阻力系數(shù)均有一定程度的減小，且前車車型大時后車阻力系數(shù)減小的幅度也大。前車的尾渦對后車有一定的影響，使后車的氣動力系數(shù)發(fā)生波動，且前車車型大后車車型小時前車對后車的影響最為明顯，前車車型小后車車型大時，后車受前車影響較小。
　　研究側(cè)風狀態(tài)下兩輛車并行駛出隧道時兩車的氣動特性，同樣固定車速，設置4種不同的側(cè)風速度，并變

5、換迎風側(cè)的車型進行對比分析。發(fā)現(xiàn)兩貨車并行時左右兩車的阻力系數(shù)的值和變化趨勢基本一致，在無側(cè)風時左右兩車的側(cè)向力系數(shù)絕對值基本相等，但側(cè)向力方向相反，有側(cè)風時左邊背風側(cè)貨車的側(cè)向力系數(shù)絕對值小于右邊迎風側(cè)，且左邊貨車的切向力系數(shù)與阻力系數(shù)的比值小于1,說明右車對側(cè)風有一定的屏蔽作用。轎車在右邊迎風側(cè)貨車在左背風側(cè)時，兩車的阻力系數(shù)變化趨勢一致，無側(cè)風時兩車的側(cè)向力方向相反，大小基本一致，隨著側(cè)風速度的增加左右兩車的側(cè)向力系數(shù)均有所增加，

6、但左邊貨車的增加幅度減小，且左邊貨車切向力系數(shù)與阻力系數(shù)的比值大于1,說明小轎車對側(cè)風有一定的屏蔽作用，但由于迎風面積較小，所以該作用表現(xiàn)不明顯。貨車在右邊迎風側(cè)轎車在左邊背風側(cè)時，由于貨車迎風面積較大，對側(cè)風的屏蔽作用大，導致小轎車的側(cè)向力系數(shù)絕對值很小且切向力系數(shù)與阻力系數(shù)的比值小于1,氣動力系數(shù)波動明顯。
　　本文探討了車輛在側(cè)風下駛出隧道時的氣動特性規(guī)律，從空氣動力學的角度解釋了隧道出口多發(fā)生交通事故的原因，為有風天氣時車