凹坑型非光滑单元体排列方式对汽车气动阻力影响分析

基于仿生学非光滑表面,分别在MIRA直背式汽车模型顶部布置矩形排列、菱形排列和等差排列的凹坑型非光滑单元体形成的非光滑表面,分析不同排列方式对汽车气动阻力的影响.通过应用CFD方法,使用有限元分析软件ANSYS进行数值仿真.仿真结果表明,以矩形排列的凹坑型非光滑表面可以获得最好的气动减阻效果,总减阻率可以达到6.52%.进一步分析发现,其原因在于矩形排列的凹坑型非光滑单元体可以更好地减小模型受到的压差阻力和表面摩擦阻力,最终减小模型受到的气动阻力.

二维凹坑型非光滑单元体深度对减阻性能的影响分析

应用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法,对比相同条件下不同深度二维凹坑型非光滑单元体减阻性能的差异,从中分析非光滑单元体的深度减阻性能的影响。经仿真发现:当来流速度为7m/s时,深度为0.2mm的凹坑型非光滑单元体减阻率为15.97%,深度为0.4mm减阻率达到最大值18.08%,而深度为0.6mm时,减阻率出现负值,说明无法实现减阻。最后对二维凹坑型非光滑单元体的减阻原理进行了分析,发现在凹坑中形成反向旋转的涡,从而形成"涡垫"效应,将空气与壁面的滑移摩擦变为滚动摩擦,从而使摩擦阻力有效减少。