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重型卡车气动性能优化与实验研究
| 论文题名： | 重型卡车气动性能优化与实验研究 |
| 关键词： | 重型卡车;气动性能;优化设计;阻力系数 |
| 摘要： | 近年来，随着油价不断上涨、雾霾天气持续出现以及国五排放标准的实施，汽车节能已成为汽车设计的必然要求。运用CFD仿真优化和风洞试验手段来降低重型卡车的阻力系数，进而降低汽车的燃油消耗成为一种重要手段。由于重型卡车驾驶室较高，迎风面积大，整车气动阻力较大，同时侧风稳定性也较差，因此改善重型卡车的侧风气动特性对提高燃油经济性及行驶安全性十分紧迫。 本文围绕重型卡车整车进行气动优化设计，在驾驶室与货箱的间隙添加横向和竖向导流板，在货箱中下部添加侧裙，在货箱尾部添加尾板来减小重型卡车的气动阻力。本文首先对重型卡车在不同横摆角下的侧风作用进行了数值模拟分析，结果显示，重型卡车的阻力系数、侧力系数、侧倾力矩等均随横摆角的增加而增加，并且增加幅度较大。侧风会严重影响重型卡车行驶的安全性和操纵稳定性，为此在驾驶室和货箱的间隙添加优化后的横向和竖向的导流板，针对添加气动附加装置后的模型进行了侧风状态下的CFD仿真分析，通过对添加气动附件前后驾驶室与货箱间隙气流速度、压力、流线和湍动能的变化，分析了横板和竖板对气流分割包围，减少能量耗散以降低阻力系数的原理。其次在湖南大学HD-2风洞中对重型卡车的比例模型和添加横板和竖板的模型进行了风洞试验，测得不同横摆角下重型卡车的气动六分量和尾部流场分布情况，试验结果显示添加气动附件后重型卡车在有侧风作用时各个横摆角下的阻力系数均有不同程度的减小，而且侧力系数和侧倾力矩并没有因为添加气动附件而增大，反而呈现轻微的减小趋势，也就是说添加侧向整流装置既增强了燃油经济性，又没有降低安全性能。最后，本文还对重型卡车中后部的侧裙和尾板进行了联合仿真优化，侧裙可以防止来自侧向的气流流过底部，尾板可以延缓尾涡的分离，使尾涡的涡核远离车尾。本文定义了侧裙和尾板的四个参数来描述侧裙和尾板几何模型。通过试验设计方法选择30组样本点来构造近似模型，再通过遗传算法寻优，找到使重型卡车阻力系数最小的侧裙和尾板的最佳参数组合。研究结果表明添加优化的侧裙和尾板后重型卡车的阻力系数降低了8.2％。 |
| 作者： | 张凯歌 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 吴长德;毛伟杰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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