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原文传递基于特定行车环境的厢式货车空气动力性能的研究

论文题名：	基于特定行车环境的厢式货车空气动力性能的研究
关键词：	行车环境;厢式货车;背式小轿车;尾随行车;中央分隔带;空气动力特性
摘要：	当今世界汽车保有量飞速增长，高速公路行车里程不断增加，道路设施不断完善，同时汽车行业的技术水平不断提高，使得在高速公路上行驶的各类汽车的数量和速度不断增加。汽车在路面上的行驶环境越来越复杂，除去中央分隔带等道路设施的影响外，各类汽车尾随行驶等复杂行车情况也频繁出现。车辆流场之间的相互干扰及道路设施对汽车外流场的干扰会严重影响汽车的气动特性，并对汽车的操纵稳定性和行车安全性产生很大影响，甚至造成交通事故。高速行驶车辆的空气动力稳定性是安全行车的保证，因此研究尾随行驶车辆的气动特性及中央分隔带等道路设施对汽车气动特性的影响具有十分重要的现实意义。本文的研究目的就是研究某厢式货车和某阶背式小轿车尾随行驶时的气动特性，分别研究了尾随车辆类型、两车纵向间距、有无中央分隔带等因素对尾随行驶车辆外流场的影响，为两车安全尾随行驶提供理论依据。汽车空气动力学的研究方法主要有理论分析、试验研究和数值模拟计算，本文即是结合这三种方法对研究所涉及的问题进行深入分析探讨，对研究对象所涉及的流动现象、力学结果之间的因果关系提出分析见解，得出结论。为了达到上述研究目的，本文从以下几个方面对厢式货车和小轿车尾随行驶的空气动力特性进行研究：首先对小轿车与厢式货车尾随行车进行烟风洞试验，通过对比烟风洞试验流场分布和数值模拟计算的流场分布，验证试验与计算两种方法对于尾随行车外流场研究结果的一致性，说明本课题所用数值模拟计算方法的合理性和准确性。利用稳态数值模拟方法计算厢式货车和小轿车尾随行驶的气动特性，改变尾随车和被尾随车的车型，分析车型改变对尾随行驶的影响；针对厢式货车尾随厢式货车的工况，改变两车的纵向间距，分析不同间距对相同车型车辆尾随行车的影响。行驶车辆与高速道路中央分隔带之间是相对运动的，为了模拟这种运动，本文把一种利用动网格技术进行非稳态计算的方法应用到行驶车辆非稳态气动特性的模拟计算中。利用这种方法研究了厢式货车以40m/s速度行驶的气动特性，通过与前人试验和稳态计算结果的对比，证明此方法的可行性。利用此方法计算了有中央分隔带存在的厢式货车单车行驶及尾随行驶的空气动力特性，分析了中央分隔带对高速行驶厢式货车外流场的影响，为汽车外流场数值模拟计算中是否要考虑中央分隔带等道路设施因素提供理论依据。同时，利用非稳态计算方法模拟了一辆运动厢式货车高速超过另一辆静止货车时的气动特性，分析了横向间距改变对两车外流场的影响，为汽车安全行驶提供理论依据。模拟计算得出：在尾随行驶时，车型的改变对尾随车的影响更大；厢式货车尾随厢式货车时，在一定纵向间距范围内，两车的阻力系数随间距减小而减小，前车的升力系数随间距减小而增大；高速公路中央分隔带对尾随行车中后车的影响相对较大；运动货车超过静止货车时，两车横向间距越小对两车气动特性及行车安全性影响越大，间距的改变对被超车影响更大。通过对计算数据的系统分析，研究尾随行驶车辆表面气流的流动特点，明确车型改变、纵向间距等因素对尾随行驶车辆气动特性的影响规律，分析高速公路中央分隔带对厢式货车单车行驶及尾随行驶的影响，研究运动货车超过静止货车的气动特性，为高速公路上厢式货车在不同工况下的安全行驶提供重要的参考依据，为复杂行车环境下汽车气动特性的研究提供方法。
作者：	李永卫
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：	2009
正文语种：	中文