车轮对方背汽车双稳态非定常尾迹特性的影响

采用增强型延迟分离涡方法对有/无车轮方背汽车模型的双稳态非定常尾迹进行长时间尺度的数值模拟,捕捉尾迹的左右转换现象,并从时均场和瞬时场分析车轮对尾迹特性的影响;然后采用本征正交分解方法(proper orthogonal decomposition,POD)对背压和尾迹流场进行模态分解,并建立低阶模态流场重构模型,探究双稳态尾迹动力学演化特性。研究结果表明:车轮增强尾迹上洗,导致背部下方压力降低;车轮使得表征双稳态尾迹的水平对称破缺POD模态能量占比显著减小,竖直不对称POD模态能量占比明显增加;后轮内侧流动分离产生的反旋流向涡对,对双稳态尾迹维持在一侧不对称的稳定状态具有破坏作用,即促进了尾迹左右快速小幅度摆动。

基于双稳态尾迹的方背Ahmed模型减阻

利用压力传感器和粒子图像测速技术(PIV)对1/4缩比的方背Ahmed模型以及加装船尾结构的模型尾迹进行了精细测量和统计分析,实验雷诺数为9.6×104。背部瞬时压力的统计分析表明:方背Ahmed模型的尾迹在水平方向上呈现出双稳态的特征,即两种打破对称的稳定状态交替出现,每种稳定状态可维持较长的时间尺度。处于两种稳定状态时,背部大概率地呈现出较低的压力,而处于过渡态时相反。通过PIV在水平面的测量,瞬时流场和条件平均的结果均捕捉到了双稳态的流场特征。在模型尾部增加船尾结构后,尾迹的双稳态现象随着船尾长度的增加逐渐被抑制,尾迹涡结构趋于对称,同时尾迹宽度变窄,涡脱落强度减弱,继而造成背压提升,阻力减小。