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原文传递基于空气动力学的汽车行驶安全性研究

论文题名：	基于空气动力学的汽车行驶安全性研究
关键词：	汽车空气动力学;计算流体动力学;数值仿真;行驶安全性
摘要：	汽车空气动力特性是汽车的重要性能，侧风状态下的行驶稳定性是汽车空气动力特性的一个重要组成部分。在行驶过程中，汽车的操纵特性总是难免要受到侧风的影响。随着侧风的增强和横摆角的变大以及汽车行驶速度的增大，汽车的行驶安全性会受到极大的威胁。并且当今汽车轻量化趋势使得汽车的侧风敏感性问题显得越来越重要。针对以上问题，依托西华大学机动车司法鉴定所，利用事故汽车鉴定积累的典型案例，从各型汽车不同的车身空气动力学特性入手，对高速行驶的汽车的主动安全性进行基于空气动力学特性的研究。该课题的研究结论能为汽车安全性设计技术提供重要的参考，还可运用到交通安全教育和控制系统中，对于正确控制交通流，合理控制行驶车速，减少交通事故，保障交通安全具有重要的意义。在研究侧风稳定实验研究时，通常需要采用专用实验设备才能测出汽车所受到的力和力矩，但是仅靠这些力和力矩的数据也很难对车身周围的流场有全面清楚地认识，并且不容易确定车身上产生这些空气动力载荷的确切区域，常常难以解释侧风作用下汽车所受的力和力矩的变化。应用汽车外流场数值模拟的方法研究侧风作用下汽车周围流场的形成机理与特点，可以直观的认识流场各处速度、压力分布，分离和涡流的产生及发展，对于深入分析侧风特性具有重要的意义。本文应用国内外广泛采用的合成风的方法模拟侧风作用下的汽车外流场。合成风的方法是将模拟汽车行驶的正前方来流与垂直于车身纵向对称面的侧风合成一股气流。计算网格采用四面体、六面体混合网格方案。接下来根据模拟结果对车身周围流场进行了分析，并根据车身外流场不同位置截面上的速度和压力等物理量的分布与变化情况，定性的分析了轿车受到侧风作用时侧向力和升力发生相应变化的原因，并重点结合GB7258标准，从气动升力入手，对模型车高速行驶时的行驶安全性进行了定量分析。得出的主要结论是：当车速和侧风大小恒定时，气动侧向力和气动升力都明显地随着侧风横摆角的增大而增大。当车速和侧风横摆角恒定时，气动侧向力和气动升力都明显地随着侧风的增强而增大。当侧风大小和侧风横摆角恒定时，气动侧向力和气动升力都明显地随着车速的增大而增大。综上所述，汽车高速行驶时高速风流直接影响汽车的升力和侧向力，其中气动升力直接影响高速汽车的转向性，从而影响到高速汽车的操纵稳定性等主动安全性能。这些分析结果为深入研究侧风作用下轿车外流场的流场特性提供了有利的参考，并为以后对侧风作用下的轿车外流场进行瞬态模拟等后续研究打下了基础。并可根据计算出的气动力及气动力系数为交通安全提供参考。
作者：	杨海波
专业：	动力机械及工程
导师：	黄海波
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西华大学
学位年度：	2009
正文语种：	中文