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原文传递智能车队列跟驰的空气动力学特性研究

论文题名：	智能车队列跟驰的空气动力学特性研究
关键词：	智能车队列;空气动力学;气动特性;燃油经济性
摘要：	我国汽车工业发展日新月异，国民汽车保有量逐年增加，带动了我国公路运输业的飞速发展，但汽车常规行驶方式会带来交通拥堵以及能源消耗等诸多问题。伴随着智能网联的飞速发展，智能车队列的应用愈发广泛，其能够克服常规行驶方式的诸多缺点。智能车队列能够有效节约人力资源、公路资源，并能够明显改善汽车的燃油经济性。　　本篇论文在智能车队列技术得到充分发展的前提下，从节能减排的角度出发，结合汽车空气动力学，通过流场以及流动参数变化来探究队列气动特性变化机理，总结智能车队列的气动特性规律，并主要考虑队列的燃油经济性，权衡实现难易，道路资源占用情况等为智能车队列设计提供建议。　　首先通过DrivAer模型风洞实验与仿真间的对比分析，确认了仿真的准确性，并在此基础上进行了两车队列的数值模拟，通过对比不同间距下两车队列的流场差异，得出了队列气动特性发生变化的具体原因为流场改变引起的车身表面关键位置压力的改变，压力的改变受到间距以及车型的影响，这也是导致队列风阻以及燃油经济性差异的原因。总结了两车队列下的燃油经济性以及气动特性变化规律，得出了阶背车更适合两车队列以及两车队列有效减阻间距为3m到9m等结论，并以此为基础完成了后续仿真工况的设计。　　接下来在两车队列基础上进行了混合队列以及多车队列的数值模拟，通过对比分析不同工况的流场以及流动参数的变化情况，对气动特性随间距、车型排布、车辆数目的变化规律进行了总结，发现队列中车辆数目增加后，队列的平均风阻降低非常明显，此时小间距队列的风阻降低率是对应大间距工况的两倍，且一些混合队列如阶-直-快能够为队列带来更好的减阻效果；从智能车队列设计角度来看，当队列中车辆数目增加后，队列应优先选用直背车。整体来看直背车后方车辆前端压力降低更加明显，使得直背车队列具有更好的减阻效果。当队列中车辆数目超过五时，直背车甚至能够克服本身阻力更高的劣势，七车队列下直背车的平均风阻降低率能够达到了27%左右，远超另两种车型。　　汽车高速行驶时不可避免地会受到侧风的影响，故最后进行的是侧风工况的数值模拟。通过对比有无侧风时队列的流场差异，得出侧风环境下队列的气动特性变化规律。研究发现侧风会干扰车间流场，造成车尾气流分离恢复，使风阻升高，且侧风越大，风阻升高越明显，同时车身表面压力峰值区的偏转是车辆所受侧向力以及横摆力矩大幅增加的原因；考虑风阻以及侧风稳定性，队列相比于单车确实能够有效削弱侧风的影响，但效果会随着侧风增加而大幅减弱；考虑队列的燃油经济性以及侧风稳定性，发现阶背、快背两种车型更适用于较小侧风环境下的智能车队列；三种车型中直背车尾流最为敏感，其所受侧向力受侧风影响升高最为明显，而横摆力矩远低于另两种车型。
作者：	佟忠庆
专业：	车身工程
导师：	张英朝
授予学位：	硕士
授予学位单位：	吉林大学
学位年度：	2022