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原文传递汽车气动升力的试验与仿真研究

论文题名：	汽车气动升力的试验与仿真研究
关键词：	汽车空气动力学;气动升力;抽吸系统;瞬态特性;尾涡结构
摘要：	随着高等级公路通车里程数的快速增长，汽车实际行驶的平均速度有了明显的提高。汽车高速行驶时，经常可能遇到“发飘”这种高速气动不稳定性现象，产生“发飘”的直接原因是气动升力克服车重将车辆垂直地面向上托起，使得车轮与地面之间的附着性能变差。气动升力作为评价汽车空气动力学性能的重要指标之一，不仅直接影响到汽车的安全性，同时也间接影响到汽车的燃油经济性。在高速汽车空气动力学设计过程中，气动升力系数指标至关重要，对车辆稳定性和安全性产生了较大的影响。　　本文旨在通过大量的试验和仿真研究汽车外型对气动升力的影响并进行实车造型优化，对风洞抽吸系统参数进行优化以增强抽吸效果，并探讨气动升力瞬态特性为研究车辆瞬时运动提供参考。因此，开展气动升力的试验和仿真研究不仅具有重大的理论意义，同时也能更好地指导工程开发。　　运用CFD方法，通过对Ahmed模型的仿真，探讨了模型底部和尾部不同外型结构对气动升力的影响，获得了各种模型结构的速度流线图和压力场分布，研究了尾涡结构与气动升力的关系。　　将现代优化方法引入到汽车风洞抽吸系统改进设计中。本文在原有抽吸系统基础上，结合近似模型和遗传算法对孔板厚度、孔间隙和抽吸率进行了参数优化设计，减小了固定地板带来的附面层厚度，达到了优化抽吸效果的目的，使得风洞试验更加准确。　　以“中气”轿车工程模型为基础，使用底部密封板、前部凸唇状扰流板和底部加装凹坑非光滑表面对整车进行改进，使气动升力得以改善，提高了车辆高速行驶的稳定性。　　目前气动升力研究的主要工况是稳态气流速度下的气动性能，然而自然界中风速是经常变化的，这使得车身气动升力产生脉冲变化。采用大涡模拟的方法研究了来流速度随时间余弦变化下汽车气动升力瞬态特性。　　本文设计研究了一种能使汽车具有较低阻力和升力的组合附加装置，得到了最佳的风洞抽吸系统参数组合，揭示了气动升力的瞬态特性。这不但可以为汽车外型设计和改型提供参考，而且可以帮助了解汽车瞬态气动特性为汽车安全技术和汽车自动驾驶技术提供理论依据。同时，数值优化方法可以应用到汽车风洞设计当中，节约成本，减少开发时间，具有十分重要的现实意义。
作者：	徐永康
专业：	机械工程
导师：	杨易
授予学位：	硕士
授予学位单位：	湖南大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文