全塑車身數(shù)字風(fēng)洞理論研究.pdf

1、新能源汽車是近幾年新興的汽車產(chǎn)業(yè)分支，世界上所有的汽車生產(chǎn)商都已經(jīng)開始重視新能源汽車開發(fā)方面的投入。因其環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性，新能源汽車受到了各國(guó)地區(qū)政府支持，雖然歷史不長(zhǎng)，但新能源汽車已經(jīng)逐漸發(fā)展為了汽車發(fā)展一個(gè)重要方向。同時(shí)，汽車輕量化也是世界公認(rèn)的汽車發(fā)展潮流，全塑車身新能源汽車就是將兩者有機(jī)結(jié)合，目的是生產(chǎn)出親和中小城市市民，安全環(huán)保的新時(shí)代汽車，因此，如何使全塑車身新能源汽車在滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下進(jìn)一步追求更高的性能，對(duì)于現(xiàn)有技

2、術(shù)是一個(gè)新的挑戰(zhàn)。
　　本文以全塑車身新能源汽車項(xiàng)目為出發(fā)點(diǎn)，以數(shù)值模擬為主要手段，結(jié)合塑料車身的特殊性，探究適用于塑料車身的特殊的優(yōu)化汽車氣動(dòng)特性方式，并結(jié)合現(xiàn)有優(yōu)化手段，使現(xiàn)有車身模型得到最優(yōu)氣動(dòng)特性，為實(shí)際加工提供理論依據(jù)。
　　本論文開展如下幾個(gè)方面的工作:
　　1.仿生表面排布減阻研究?；跐L塑成型工藝?yán)谏a(chǎn)曲面造型復(fù)雜產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)，以數(shù)值模擬為主要手段，將不同排布方式和排布密度的非光滑單元布置在SAE（美國(guó)

3、機(jī)動(dòng)車工程師協(xié)會(huì)）標(biāo)模頂部，探究仿生表面排布對(duì)湍流動(dòng)能、壓力分布等指標(biāo)的影響，并分析原因。計(jì)算結(jié)果表明:相比其他排布形式，矩形排布形式凹坑對(duì)模型造成的減阻影響最大，且凹坑密度越大，減阻率越高，文中得到最高減阻為4.1％;
　　2.車身表面粗糙度對(duì)氣動(dòng)性能的影響。通過(guò)數(shù)值模擬分析，探究不同粗糙度對(duì)同一外形車身氣動(dòng)特性的影響，對(duì)比各模型外流場(chǎng)各性能指標(biāo)，并分析造成差異原因。計(jì)算結(jié)果表明:車身表面粗糙度的增大不會(huì)對(duì)氣動(dòng)阻力造成影響，但可

4、以明顯降低氣動(dòng)升力，文中獲得對(duì)氣動(dòng)升力最大降幅為29.47％;
　　3.非充氣輪胎對(duì)氣動(dòng)性能的影響。針對(duì)塑料車身質(zhì)量較輕的特點(diǎn)，為進(jìn)一步降低整車質(zhì)量，對(duì)全塑汽車選用非充氣塑料輪胎。以數(shù)值模擬為手段，以3個(gè)安裝了普通輪胎、蜂窩非充氣輪胎、輻板非充氣輪胎的SAE標(biāo)模為模型，比較不同模型間流場(chǎng)性質(zhì)的差異，并分析造成差異的原因。計(jì)算結(jié)果表明:氣動(dòng)阻力基本不受塑料輪胎特殊的外形的影響，但是塑料輪胎能夠大大降低氣動(dòng)升力，文中獲得氣動(dòng)升力最大降

5、幅為13.27％;
　　4.車身外形優(yōu)化計(jì)算及實(shí)驗(yàn)對(duì)比。利用數(shù)值模擬對(duì)設(shè)計(jì)模型進(jìn)行空氣動(dòng)力學(xué)計(jì)算，對(duì)其進(jìn)行氣動(dòng)特性評(píng)估，并根據(jù)流場(chǎng)特性，針對(duì)特殊細(xì)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，具體為擾流板及底盤尾部結(jié)構(gòu)，將優(yōu)化后模型進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，將兩種模型結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，重點(diǎn)對(duì)比尾流質(zhì)量，根據(jù)數(shù)值模擬對(duì)比結(jié)果表明模型經(jīng)過(guò)優(yōu)化后，尾流部分湍流動(dòng)能減小，動(dòng)能耗散減小，且尾流負(fù)壓區(qū)最大負(fù)壓值減小，前后壓差得到緩解，氣動(dòng)阻力減小。制作模型風(fēng)洞，并運(yùn)用Fluent驗(yàn)證其流