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。