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基于CFD的双道超车气动特性的研究
| 论文题名： | 基于CFD的双道超车气动特性的研究 |
| 关键词： | 双道超车;动网格技术;气动特性 |
| 摘要： | 随着高速公路的大面积覆盖和汽车产业的快速发展，汽车的公路行驶安全备受关注。车辆在公路高速行驶时，两车道均有行驶车辆时的双道超车现象越发频繁。而在这种状态下行驶时，汽车的安全性和稳定性的问题备受人们关注。同时车身造型也直接影响着汽车周围的流场，而汽车外部流场又直接影响着行驶稳定性、经济性和安全性。所以根据汽车外流场变化和双道超车过程流场的变化，采取相应措施，来提高汽车的稳定性、安全应和经济性，是一种十分有效的方法。 本文通过CFD(计算流体力学)软件对双道超车过程进行瞬态模拟，研究双道超车过程中车辆的外流场变化，并分析在双道超车过程中气动力变化的原因。在对超车过程进行分析之前，首先对所选用的SUV模型进行局部外形优化，通过对模型进行几何清理、网格划分、设置边界条件等一系列前处理工作，经过计算最终确定风阻系数为Cd=0.353。通过对所得的车身表面压力云图，气流速度矢量图以及涡量图的分析，制定局部改进方案，通过对车身的局部改进，最后得出最理想的风阻系数。 将优化后的汽车模型简化处理，并进行双道超车过程的瞬态模拟。通过GAMBIT软件建立二维双道超车模型，设置模型网格大小和计算域的边界条件。将网格模型导入FLUNENT，并编写Profile程序来实现超车的运动过程，通过计算得出双道超车过程的压力云图、速度矢量图、流线图及涡量图，并对其进行分析，最后给出双道超车的合理建议。研究表明，双道超车过程中，三辆车周围均出现强烈的压强和空气流速变化，当主超车在两车之间时，流场变化更为复杂，随着车辆相对位置的变化，三车周围的涡形态发生明显变化，涡的变化消耗流场中的能量，使车身受力发生变化；行驶过程中，三辆车的侧向力、风压中心位置及横摆力矩均发生明显变化。 在双道超车过程的基础上，对不同车速和车型进行超车过程的数值模拟，研究表明：随着速度的增加，主超车与被超车在最大侧向力处车身两侧的压强差明显增大，主超车与被超车的最大侧向力近似线性增长；当在两车道均存在大车的情况下进行超车时，在相同车速的情况下，主超车超越大车时的最大侧向力明显大于超越同车型。超越大车时，主超车的行驶稳定性将受到更大影响。 |
| 作者： | 杨峻程 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 唐洪涛;刘学龙 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津科技大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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