小微型客車與廂式貨車混合行駛時(shí)的氣動(dòng)特性研究.pdf

1、隨著我國(guó)汽車保有量的增加，道路上的車流密度越來(lái)越大，不同的車輛在行駛時(shí)或由于運(yùn)輸任務(wù)的需要組成固定車隊(duì)，或由于某些偶然因素相互尾隨而組成臨時(shí)“車隊(duì)”，在這些復(fù)雜行車環(huán)境中，車輛間的流場(chǎng)會(huì)相互干擾，使汽車的氣動(dòng)特性發(fā)生變化。另外，車隊(duì)在實(shí)際行駛時(shí)，車隊(duì)中車輛的縱向?qū)ΨQ面很難做到前后對(duì)齊，這種橫向位置的偏斜，會(huì)對(duì)車隊(duì)中車輛的氣動(dòng)特性產(chǎn)生影響。汽車車隊(duì)行駛的速度越大，車身周圍流場(chǎng)的變化對(duì)氣動(dòng)特性的影響就越明顯。而大型車輛同小型車輛組成的混合行

2、駛車隊(duì)，氣動(dòng)特性就更加復(fù)雜。小車質(zhì)量小，更易受到空氣動(dòng)力的影響;而大車體積大，對(duì)周圍環(huán)境的氣動(dòng)干擾大，因此這種編隊(duì)組合中車輛的外流場(chǎng)比單車或單一車型組成的車隊(duì)要復(fù)雜的多。
　　本課題采用理論分析、數(shù)值模擬與風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù)相結(jié)合的方法研究了小微型客車和廂式貨車混合行駛時(shí)的氣動(dòng)特性。對(duì)所涉及的流動(dòng)現(xiàn)象、力學(xué)結(jié)果之間的因果關(guān)系進(jìn)行分析并得出結(jié)論。具體如下:
　　首先通過(guò)穩(wěn)態(tài)數(shù)值計(jì)算方法，采用有限體積法和RNGk-ε雙方程湍流模型對(duì)單

3、輛的廂式貨車和小微型客車的行駛過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬，并將模擬結(jié)果與風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，為后續(xù)進(jìn)行混合行駛車隊(duì)氣動(dòng)特性的數(shù)值模擬提供了計(jì)算依據(jù)和保證。
　　通過(guò)穩(wěn)態(tài)模擬方法對(duì)小微型客車和廂式貨車組成的縱向?qū)R的雙車混合行駛車隊(duì)的氣動(dòng)特性進(jìn)行了研究，改變兩車在車隊(duì)中的前后位置，分析了位置變化對(duì)混合行駛造成的影響。研究發(fā)現(xiàn):雙車縱向?qū)R混合行駛車隊(duì)中的車輛與單車行駛時(shí)相比，氣動(dòng)阻力減小，氣動(dòng)升力增大。對(duì)于同一種車型而言，處于后車位置，氣

4、動(dòng)特性的變化最大;而在同一位置上，小微型客車氣動(dòng)阻力系數(shù)的變化幅度超過(guò)廂式貨車，廂式貨車氣動(dòng)升力系數(shù)的變化幅度超過(guò)小微型客車。
　　通過(guò)穩(wěn)態(tài)模擬方法對(duì)一輛小微型客車和兩輛廂式貨車組成的縱向?qū)R的三車混合行駛車隊(duì)的氣動(dòng)特性進(jìn)行了研究，改變?nèi)囋谲囮?duì)中的排序位置，分析了位置變化對(duì)混合行駛造成的影響。三車縱向?qū)R混合行駛車隊(duì)中的車輛與單車行駛時(shí)相比，氣動(dòng)阻力減小，氣動(dòng)升力增大。同雙車車隊(duì)相比，三車車隊(duì)中車輛氣動(dòng)特性的變化更加復(fù)雜，不但同

5、車輛的位置有關(guān)，還與自身及相鄰車輛的車型有關(guān)。對(duì)于小微型客車而言，處于兩輛廂式貨車中間時(shí)，氣動(dòng)阻力最小;位置越靠前，氣動(dòng)升力越大。而對(duì)于廂式貨車，位置越靠后，前方鄰近車輛的迎風(fēng)面積越大，氣動(dòng)阻力就越小;處在小微型客車之后，另一輛廂式貨車之前的中間位置時(shí)，氣動(dòng)升力最大;處在頭車位置，且后面緊隨小微型客車時(shí)氣動(dòng)升力最小。綜合考慮車隊(duì)中車輛的經(jīng)濟(jì)性和安全性，三車縱向?qū)R混合行駛車隊(duì)中，小微型客車在兩輛廂式貨車后方行駛最佳編隊(duì)模式。小微型客車在

6、兩輛廂式貨車中間的編隊(duì)模式經(jīng)濟(jì)性最差，而小微型客車在兩輛廂式貨車前方行駛時(shí)，車隊(duì)的氣動(dòng)穩(wěn)定性和安全性最差。
　　通過(guò)穩(wěn)態(tài)模擬方法對(duì)小微型客車與廂式貨車組成的雙車偏斜車隊(duì)進(jìn)行了研究。分析了前車與后車發(fā)生橫向偏斜時(shí)，車輛間流場(chǎng)的相互影響。并且研究了車型改變時(shí)，車輛流場(chǎng)的變化。對(duì)小微型客車雙車偏斜車隊(duì)而言，隨著前后兩車橫向偏斜距離的增大，車輛氣動(dòng)阻力逐漸增大，氣動(dòng)側(cè)向力則成三角函數(shù)規(guī)律變化，且后車的受到的影響更大，后車的橫擺力矩波動(dòng)也較