汽车气动升力的试验与仿真研究

【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；
【导师】杨易；
【作者基本信息】湖南大学，车辆工程，2014，硕士
【关键词】汽车空气动力学；气动升力；抽吸系统；优化设计；瞬态特性；

【参考文献】
[1]张恒.高校隐性思想政治教育研究[D].中北大学,思想政治教育,2013,硕士.
[2]吴秋霞.纳米二氧化钛在神经干细胞中的胞吞、胞排及其机理的研究[D].上海大学,应用化学,2013,硕士.
[3]赵晓宇.基于扫描仪控制芯片GL847的大幅面扫描仪驱动程序开发[D].西安电子科技大学,计算机系统结构,2011,硕士.
[4]张刚,王执铨.不确定时滞系统相容指标下的鲁棒容错控制器设计[J].控制与决策,2006,06:666-670+692.
[5]范慧宁.内源性硫化氢对血管紧张素Ⅱ受体1在大鼠肝纤维化中表达的影响[D].苏州大学,内科学（专业学位）,2014,硕士.
[6]金海林.凸体的Orlicz理论及非对称度研究[D].上海大学,基础数学,2014,博士.
[7]余乐.X射线扫描法测量干燥过程中杉木含水率及其分布的初步研究[D].中南林业科技大学,木材科学与技术,2013,硕士.
[8]张先飞,李弼程.基于广度优先的序列模式挖掘算法[J].计算机工程与应用,2005,32:176-181+220.
[9]杜佳.几类微分系统的周期解或概周期的研究[D].安徽大学,应用数学,2013,硕士.
[10]王舒展.城市近代历史景区的空间结构整合[D].清华大学,建筑学,2003,硕士.
[11]王向宇.基于QoS关键属性的交通信息服务优化组合方法研究与实现[D].长安大学,软件工程（专业学位）,2014,硕士.
[12]陈波.考虑施工过程的基坑锚杆支护模拟试验研究[D].广西大学,岩土工程,2004,硕士.
[13]邢科义,李俊民,胡保生.一类FMS的最佳活Petri网模型的综合[J].自动化学报,1997,06:44-49.
[14]卢金秋,叶枫.基于BP神经网络的海关企业风险评估研究与应用[J].计算机应用,2005,S1:333-335+338.
[15]勾波.基于真实零件装配的圆柱销孔装配间隙分布计算方法的研究[D].杭州电子科技大学,机械设计及理论,2014,硕士.
[16]杨谦.针灸健脾补肾法与基础药联合应用治疗新疆维吾尔族类风湿性关节炎的临床疗效观察[D].北京中医药大学,中医内科临床,2013,硕士.
[17]蔡佳余.古代保加利亚和拜占庭的关系研究（5-10世纪）[D].广西师范大学,世界史,2013,硕士.
[18]周经纤.转辙机零件的超声相控阵探伤方法研究[D].兰州理工大学,机械设计及理论,2013,硕士.
[19]漆艳辉.论上网中学生道德观的冲突与调适[D].湖南师范大学,教育,2004,硕士.
[20]李邓邓.全景图像拼接算法的研究与实现[D].浙江工业大学,2012.
[21]郭麒竹.腹针在膝关节骨性关节炎中应用的临床观察[D].北京中医药大学,针灸推拿学,2014,硕士.
[22]杨思聪.聚集策略对群体追逃行为的影响[D].北京师范大学,系统分析与集成,2014,硕士.
[23]耿单单.航空旅客旅行路径优化算法研究[D].中国民用航空飞行学院,交通运输规划与管理,2013,硕士.
[24]鲁剑奇.装配式轻钢—轻骨料混凝土组合楼板受力性能研究[D].宁波大学,结构工程,2014,硕士.
[25]黄慧娟.绿色经济背景下的职业教育研究[D].华东师范大学,职业技术教育学,2013,硕士.
[26]张春华.电磁场作用下聚合硫酸铁溶液的形态研究[D].内蒙古科技大学,环境工程,2013,硕士.
[27]宋春雪.朝鲜族传统民居建筑装饰研究[D].中南林业科技大学,设计艺术学,2013,硕士.
[28]齐飞.交通标志识别技术研究[D].北京交通大学,电路与系统,2013,硕士.
[29]周加宝.基于XML的标准件库的建立及应用研究[D].南京航空航天大学,航空宇航制造工程,2004,硕士.
[30]丁凡.基于气阴两虚、瘀浊内阻病机的糖尿病肾病证候临床研究[D].北京中医药大学,中医内科学,2013,硕士.
[31]赵海霞.一种含RGD小肽RWR的设计、合成及功能初探[D].山西医科大学,生物化学与分子生物学,2013,硕士.
[32]付成伟,李红宇.防汛会商决策支持系统实现方法[J].测绘科学,2004,03:30-32+47-5.
[33]袁旭峰,程时杰,文劲宇.基于CSC和VSC的混合多端直流输电系统及其仿真[J].电力系统自动化,2006,20:32-36+76.
[34]李陈.云南省丘北县飞尺角铝土矿地质技术经济评价[D].中国地质大学（北京）,地质工程,2013,硕士.
[35]陈丽清,庄林议.泉州地区民办高校英语教师专业发展的成因分析[J].湖北经济学院学报(人文社会科学版),2014,03:221-222.
[36]简萍.城镇化背景下我国中西部地区建设用地利用效率研究[D].华东师范大学,产业经济学,2013,硕士.
[37]韩永洁.纳米纤维丝素蛋白与脱细胞基质真皮在口腔黏膜修复重建中的动物实验研究[D].苏州大学,颌面整形,2014,硕士.
[38]郑丽敏.即食凉拌菜中单增李斯特菌的风险评估与管理[D].上海理工大学,食品科学,2012,硕士.
[39]周虹.论民事证人出庭作证制度的构建[D].华东政法学院,法律,2002,硕士.
[40]屈龙.山地大城市公交一体化线网布局研究[D].重庆交通大学,交通运输规划及管理,2012,硕士.
[41]蒋小亮,蒋传文,彭明鸿,林海涛,李子林.基于时间连续性及季节周期性的风速短期组合预测方法[J].电力系统自动化,2010,15:75-79.
[42]龚淑丽.多线性算子加权Hardy算子与次线性算子的相关研究[D].湖南大学,应用数学,2014,博士.
[43]信静,刘双庆,张人杰.氧化石墨烯基纳米胶囊的组装及药物控释[A].中国化学会.中国化学会第十四届胶体与界面化学会议论文摘要集-第2分会：溶液中的聚集与分子组装[C].中国化学会:,2013:2.
[44]朱磊.复方中药油膏治疗猪深Ⅱ°烫伤创面的实验研究[D].郑州大学,外科学,2013,硕士.
[45]岳蓓.我国职业教育对经济增长的影响研究[D].湖南师范大学,人口、资源与环境经济学,2013,硕士.
[46]张瑞涛.ZS银行客户授信风险管理研究[D].兰州大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[47]陈安昊.基于STM32的水产养殖水质监控系统[D].东华大学,控制工程（专业学位）,2014,硕士.
[48]高俊青.农村新型居家养老模式可行性的经济学分析[D].河北经贸大学,政治经济学,2013,硕士.
[49]凡艳.云南历史文化资源的开发与城市文化建设[D].云南大学,文艺学,2012,硕士.
[50]罗东平.急性髓性白血病P_（170）与活化T细胞的关系[D].山西医科大学,血液内科学,2002,硕士.