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原文传递小微型客车与厢式货车混合行驶时的气动特性研究

论文题名：	小微型客车与厢式货车混合行驶时的气动特性研究
关键词：	客车;货车;数值模拟;气动特性;混合行驶
摘要：	随着我国汽车保有量的增加，道路上的车流密度越来越大，不同的车辆在行驶时或由于运输任务的需要组成固定车队，或由于某些偶然因素相互尾随而组成临时“车队”，在这些复杂行车环境中，车辆间的流场会相互干扰，使汽车的气动特性发生变化。另外，车队在实际行驶时，车队中车辆的纵向对称面很难做到前后对齐，这种横向位置的偏斜，会对车队中车辆的气动特性产生影响。汽车车队行驶的速度越大，车身周围流场的变化对气动特性的影响就越明显。而大型车辆同小型车辆组成的混合行驶车队，气动特性就更加复杂。小车质量小，更易受到空气动力的影响;而大车体积大，对周围环境的气动干扰大，因此这种编队组合中车辆的外流场比单车或单一车型组成的车队要复杂的多。　　本课题采用理论分析、数值模拟与风洞试验数据相结合的方法研究了小微型客车和厢式货车混合行驶时的气动特性。对所涉及的流动现象、力学结果之间的因果关系进行分析并得出结论。具体如下: 　　首先通过稳态数值计算方法，采用有限体积法和RNGk-ε双方程湍流模型对单辆的厢式货车和小微型客车的行驶过程进行了数值模拟，并将模拟结果与风洞试验数据进行对比，为后续进行混合行驶车队气动特性的数值模拟提供了计算依据和保证。　　通过稳态模拟方法对小微型客车和厢式货车组成的纵向对齐的双车混合行驶车队的气动特性进行了研究，改变两车在车队中的前后位置，分析了位置变化对混合行驶造成的影响。研究发现:双车纵向对齐混合行驶车队中的车辆与单车行驶时相比，气动阻力减小，气动升力增大。对于同一种车型而言，处于后车位置，气动特性的变化最大;而在同一位置上，小微型客车气动阻力系数的变化幅度超过厢式货车，厢式货车气动升力系数的变化幅度超过小微型客车。　　通过稳态模拟方法对一辆小微型客车和两辆厢式货车组成的纵向对齐的三车混合行驶车队的气动特性进行了研究，改变三车在车队中的排序位置，分析了位置变化对混合行驶造成的影响。三车纵向对齐混合行驶车队中的车辆与单车行驶时相比，气动阻力减小，气动升力增大。同双车车队相比，三车车队中车辆气动特性的变化更加复杂，不但同车辆的位置有关，还与自身及相邻车辆的车型有关。对于小微型客车而言，处于两辆厢式货车中间时，气动阻力最小;位置越靠前，气动升力越大。而对于厢式货车，位置越靠后，前方邻近车辆的迎风面积越大，气动阻力就越小;处在小微型客车之后，另一辆厢式货车之前的中间位置时，气动升力最大;处在头车位置，且后面紧随小微型客车时气动升力最小。综合考虑车队中车辆的经济性和安全性，三车纵向对齐混合行驶车队中，小微型客车在两辆厢式货车后方行驶最佳编队模式。小微型客车在两辆厢式货车中间的编队模式经济性最差，而小微型客车在两辆厢式货车前方行驶时，车队的气动稳定性和安全性最差。　　通过稳态模拟方法对小微型客车与厢式货车组成的双车偏斜车队进行了研究。分析了前车与后车发生横向偏斜时，车辆间流场的相互影响。并且研究了车型改变时，车辆流场的变化。对小微型客车双车偏斜车队而言，随着前后两车横向偏斜距离的增大，车辆气动阻力逐渐增大，气动侧向力则成三角函数规律变化，且后车的受到的影响更大，后车的横摆力矩波动也较前车大。而对于小微型客车和厢式货车混合行驶的双车偏斜车队，随着前后两车横向偏斜距离的增大，车辆气动阻力逐渐增大，不论小微型客车处在前车位置还是后车位置，其侧向力都比迎风面积大的厢式货车波动更大;后车气动侧向力的变化规律接近三角函数，其横摆力矩的波动比前车大。　　本文的研究结果可作为下一步进行侧风环境下混合行驶车队，多车混合行驶偏斜车队及不同种类车辆间的变道超车等方面研究的基础和参考。
作者：	苑飞
专业：	流体机械及工程
导师：	杜广生
授予学位：	硕士
授予学位单位：	山东大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文