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原文传递主动格栅对重型卡车气动和冷却特性的影响研究

论文题名：	主动格栅对重型卡车气动和冷却特性的影响研究
关键词：	重型卡车;气动特性;冷却特性;主动格栅
摘要：	随着高速公路的不断增多和货物运输结构的调整及快递行业的蓬勃发展，市场对承担货物运输的重型卡车需求量增大。为满足高效率的运输需求，重型卡车的性能不断提升，功率不断增大，重型卡车的气动特性和冷却特性也受到了更多的关注，各大车企都在积极探索减小气动阻力和提升发动机冷却性能的新方法，由此提升自身产品的市场地位和核心竞争力。主动格栅是近些年来快速发展的一项新技术，该项技术最先应用于国外高端车型上，近几年在国内也逐渐得到使用，但在重型卡车的研究上，主动格栅技术还未发展完善，重型卡车的行驶工况更为复杂，对于气动阻力、发动机冷却以及燃油经济性更为关注，因此在重型卡车上应用主动格栅技术，更具有实际意义，对于提升自身产品竞争力有很大的帮助。　　本文以主动格栅研究为切入点，应用数值仿真方法，对重型卡车气动特性和冷却特性进行研究。首先，对主动格栅技术及计算流体力学理论进行了详细的介绍，并以某简化卡车模型为研究对象，结合风洞试验，探索较为准确的数值仿真策略。　　其次，为研究进气格栅对重型卡车气动特性和冷却特性的影响，对基础卡车模型进行处理，将格栅封闭，得到格栅封闭状态下的重型卡车模型，随后对格栅开启和封闭两种状态下整车气动特性、冷却特性及燃油经济性进行了分析，结果表明：格栅封闭后，气动阻力系数下降明显，减阻率为7.2%，节油率达到3.3%。格栅封闭后，驾驶室前部气流无法直接进入发动机舱，导致发动机舱内整体温度较高，通过中冷器和散热器的冷却空气流量减少较多，对发动机冷却系统性能产生影响。　　然后，在原始卡车模型的基础上，建立主动格栅简化模型，对不同格栅叶片数目和不同车速下，主动格栅开启角度对整车气动特性和冷却特性的影响进行分析，结果表明：除格栅开启角度为60°外，随着格栅开启角度的增加，气动阻力系数整体呈现增大趋势。不同格栅开启角度下，发动机舱内温度差异较为明显，其他部位的温度受到的影响较小，随着格栅开启角度的增加，发动机舱内的温度不断降低，高温区域减少。主动格栅叶片数目增多，在格栅开启角度较小的范围内，对气动阻力系数和发动机舱温度分布影响较大，在格栅开启角度较大的范围内，产生的影响较小。车速提升后，主动格栅对气动阻力系数和发动机舱温度分布的影响较为明显，且高速和低速情况下，气动阻力系数变化趋势存在差异，低速情况下，格栅开启角度为60°时，不会出现气动阻力系数降低的现象。　　最后，结合不同行驶速度下，不同格栅开启角度对应的气动阻力系数和散热器出口温度，兼顾减阻和散热效果，确定不同速度下的主动格栅开启角度，考虑到热车和超车工况，制定四种工况下的主动格栅开度控制方案。
作者：	金少刚
专业：	工业设计工程
导师：	王靖宇
授予学位：	硕士
授予学位单位：	吉林大学
学位年度：	2021