随动尾翼技术在调控汽车升力方面的研究

针对轻量化后汽车高速行驶时过大的升力影响汽车的动力性、行驶安全性和操作稳定性等问题,对随动尾翼在汽车高速行驶时控制汽车产生升力的能力方面进行了研究,对多种翼型的随动尾翼控制汽车升力的能力进行了归纳,提出了一种前后对称翼型,利用Fluent对前后对称翼型随动尾翼与汽车进行了联合空气动力仿真,分析了不同尾翼迎角下前后对称翼型随动尾翼调控汽车升力大小和方向的能力。研究结果表明:在不同的汽车重量时,前后对称随动尾翼可以通过调整尾翼迎角控制汽车高速行驶时产生升力的大小和方向,不仅能增加汽车重量来增加高速行驶时汽车的动力性、行驶安全性和操作稳定性,也能减小汽车的重量来达到减少燃油消耗量、增加燃油效率、节能减排的目的。

基于风洞试验与CFD分析的汽车前后轴气动升力计算的研究

本文中基于HD-2风洞耦合CFD分析,研究分别求取汽车前、后两轴气动升力系数的方法。首先进行HD-2风洞缩比模型测力试验,测得总的气动阻力和气动升力。接着通过力学分析,根据六分力力系平衡方程,推导出前后两轴升力系数计算公式,提出基于HD-2风洞耦合CFD分析的汽车前后轴气动升力系数求解流程;在此基础上,进行了基于LBM粒子法的外流场CFD数值仿真,再将仿真得到的气动阻力、升力和侧倾力矩代入系数计算公式,求得前后轴仿真计算升力系数,并与基于试验测得升力的计算结果进行对比。本研究为汽车车身造型优化提供了参考。

基于近似模型的气动升力优化研究

为改善汽车高速行驶时气动升力引起的气动稳定性变差问题,提出了封闭汽车前轴底部和增加“前齿”附加装置的改进设计方法,以实现某款轿车优良的气动升力特性。即在风洞实验验证算法精度的基础上,采用优化拉丁超立方方法进行了样本点设计和采样,利用Kriging代理模型构建了优化设计变量和气动升力系数之间的近似模型,以前轴升力愈负为优化目标,采用多岛遗传算法,对汽车前齿附加装置进行了参数寻优。结果表明:应用LBM求解汽车气动升力,具有较高的计算精度;将轿车前轴附近的底部封闭,可有效改善气动升力特性,使气动升力约降低36.4%;增加宽度和高度分别为359.54 mm和27.46 mm的前齿后,汽车的前轴升力系数Clf为-0.0637,满足实际工程要求。