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原文传递基于STAR-CCM+汽车超车过程数值模拟研究

论文题名：	基于STAR-CCM+汽车超车过程数值模拟研究
关键词：	汽车驾驶;空气动力学;超车过程;气动特性;数值模拟
摘要：	随着我国经济提升，公路交通以及汽车的保有量都取得了较快的发展，同时由于汽车数量不断增加，路面上的行驶工况也越来越复杂，经常会出现超车、会车、队列行驶等情况。当汽车在高速超车时，车身周围流场不断急剧变化，车身周围的空气流场间也产生强烈的气动干扰，致使车辆所受的六分力不断的变化，进而造成车辆发生偏移和转移，严重影响车辆行驶时的稳定和安全。我国每年高速公路碰撞事故中与高速超车有关的占很大比例，给国家和人民的生命财产带来了极大的损失。因此研究汽车超车过程中的气动特性具有非常重要的意义。　　本论文针对汽车在高速超车时出现的行驶不稳定性和不安全性问题，开展对汽车超车过程的气动特性仿真工作，本文将借助于STAR-CCM+平台开展研究工作，研究工作包括稳态超车、瞬态超车两个部分。稳态超车过程中，分析汽车超车过程中流场的分布，噪声的频率分布等问题。瞬态超车过程中利用动网格技术和重叠网格技术，重点研究超车过程中的气动力变化规律、流场的变化规律、以及噪声的变化规律。总结它们的变化规律，在实际超车加以运用。　　首先，本文介绍汽车超车在国内、国外研究的研究现状、本课题研究创新点，研究意义。本文利用汽车外流场数值模拟的理论基础，介绍了汽车空气动力学的相关理论和基础知识，包括计算流体力学控制方程、所采用的湍流模型、近壁面处理方法、声学方程、噪声的分类、网格类型、软件介绍等内容，为下文的超车实验打下坚实的理论基础。　　其次，对稳态超车气动特性研究。当前车和后车的速度差相对较小时（5.6m/s），可以利用稳态气动超车模拟超车现象。本文采用某SUV汽车模型，选取几个超车过程的离散位置作为研究对象。重点分析超车过程的气动力的变化、流场的变化、噪声的变化，从中得出相关规律。产生噪声比较大的部位有:轮胎、后视镜、车两侧拐角处、以及A柱等。为了验证本实验数据的准确性，本文将实验数据与相应模拟的实验数据进行对比，发现很多实验数据与本实验是相吻合，从而保证本实验的准确性。　　最后，瞬态超车过程气动特性研究。在实际的超车过程中，汽车超车是瞬态的。为了更好的反应超车过程中，气动特性的变化、噪声的变化、流场变化，本文采用瞬态超车作为稳态超车的对比对象。在瞬态的研究中与稳态采用相同的汽车模型，都为某SUV汽车模型，在超车过程中，重点分析纵向位置的变化、横向间距的变化、以及不同车速的变化，完成不同瞬态下，超车过程的模拟。在纵向位置中选取几个典型位置作为研究对象。横向间距的影响变化中，两车中间选取三个位置作为研究对象，三个不同距离位置作为参考对象，研究超车过程的气动力的变化，流场的变化，以及噪声的变化，从中得出它们不同的变化规律。在不同车速对超车过程的影响变化过程中，主超车（A车）以三种不同的超出速度超过被超车（B车），被超车始终以一定速度前行，可以清楚观察不同速度对超车过程的影响。得出气动力变化规律、流场的变化规律、以及噪声的变化规律。
作者：	王君帅
专业：	动力工程
导师：	唐洪涛
授予学位：	硕士
授予学位单位：	天津科技大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文