典型汽车尾流结构的研究

本文通过对车身周围流态的烟流流态显示试验、尾流的速度和总压测定试验,研究了典型车型的尾流结构及其对空气动力特性的影响。

直线翼垂直轴风力机气动特性研究综述

直线翼垂直轴风力机是当前升力型垂直轴风力机的典型代表,凭借着无需对风、结构简单、造型独特等优点在中小型风能利用领域受到越来越多的关注。但由于其气动特性复杂,且研究时间相对较短,尚有许多问题需要研究,还有很广阔的发展空间。本文以直线翼垂直轴风力机的气动特性研究为对象,介绍了风力机气动特性研究历程、研究现状、主要工作原理,及气动特性分析理论、常用的研究方法,尤其是对如何改善直线翼垂直轴风力机在低风速下的起动特性问题和高转速下的气动特性发挥问题的国内外研究进展进行了分析和总结,并对今后的研究趋势进行了展望。

半刚性机械展开式气动减速技术述评

针对传统的再/进入航天器存在载荷运输能力有限、再/进入载荷环境恶劣、研制成本较高等问题,美国提出了一种区别于柔性充气式展开的半刚性机械展开式气动减速技术。文章详细分析了该技术的结构组成;通过与传统再/进入气动减速技术比较,总结了该技术的技术特点及关键技术,并介绍了其研究进展。通过分析可知,半刚性机械展开式气动减速技术以其独特的结构形式及柔性防热系统,使其具备受整流罩包络约束小、运载效率高、减速效果好、过载及热量密度峰值低以及自定位、自缓冲、模块化通用接口等优点,具有广泛的应用前景,可为拓宽中国可展开气动减速技术研究途径提供思路。

底部结构对轿车侧风气动特性的影响分析

应用计算流体动力学方法分别对带光滑底部和真实底部结构的某轿车进行侧风气动特性对比分析。结果表明:汽车底部结构对气动力影响显著,与光滑底部相比,实际底部结构使尾涡扩散区增大,车底流速减小,导致气动力增加;加装车底阻流板能改善侧风状态下汽车的底部、尾部和背风侧的流场结构,降低整车气动力,特别是气动升力。模型风洞试验验证了所采用数值分析方法的可靠性。本研究对指导汽车底部结构设计和侧风稳定性分析具有较好的参考价值。

车身非光滑表面边界层流场特性分析

为了研究非光滑车身表面边界层流场特性,采用大涡模拟与Realizable k-ε湍流模型对车身外部瞬态和稳态流场进行数值模拟计算,对比分析了非光滑模型与光滑模型边界层内速度、粘性底层厚度、壁面剪切力、表面摩擦阻力因数、湍流强度和湍流耗散率等流场参数,解析了非光滑表面对车身流场流动特性的影响.研究结果表明,非光滑模型边界层内速度明显高于光滑模型,边界层厚度、壁面剪切力、表面摩擦阻力因数、湍流强度、湍流耗散率都比光滑模型有所减小.非光滑表面的引入加剧了车身尾迹气流的参混效应,防止外界的高速流对内部低速流的引射作用,从而减少了车身流场能量的损失.

脊状结构对翼型边界层分离特性影响大涡模拟研究

流动分离、湍流再附现象对翼型空气动力性能影响较大,为了改善翼型气动性能,研究了脊状结构对翼型边界层分离及尾迹速度的影响。采用数值计算方法,分别将脊状结构布置在NACA0018翼型的顺压梯度区(前段)和逆压梯度区(后段)内,分析了脊状结构对翼型边界层速度分布和尾迹速度分布的影响。研究结果表明:在迎角6°,来流速度为24m/s和12m/s下时,脊状结构前段布置时,翼型边界层分离点略有提前并且分离区域提前结束,其分离程度相对微弱。相比之下,脊状结构后段布置时,在推迟了边界层分离点的同时提前结束了边界层的分离区域,其尾迹速度亏损更小,亏损区域的面积也更小,边界层控制效果更为明显。两种脊状结构均可以有效的控制边界层的分离,缩小边界层分离区域的范围,减小尾迹速度损失。在翼型表面合理的布置脊状结构为翼型流动控制提供了新的思路。

偏航对风力机气动性能影响的数值模拟研究

采用基于滑移网格模型的三维非定常数值模拟方法,对NREL Phase Ⅵ风力机在轴流工况下的气动性能进行计算,并与参考文献提供的实验值进行比较,验证了方法的可靠性。然后对该风力机在偏航工况下的尾迹结构和气动性能进行计算,结果表明:偏航工况时,风力机尾迹呈现明显的偏斜特性,且尾迹区的速度恢复比轴流工况慢;旋转周期内,叶片根部和中部受偏航入流的影响较大,导致叶片表面压力变化较大且吸力面流动分离严重,而叶尖区域受偏航的影响较小。计算结果能够为研究风力机的动态失速以及风场中风机群的优化布置等问题提供指导。

自动网格体系在柱体绕流大涡模拟中的适用性评估

为了评估基于snappyHexMesh方法生成的自动网格体系在二维柱体绕流大涡模拟中的适用性,比较了该自动网格体系与人工网格体系对于Re为3900圆柱绕流和Re为22000方柱绕流的数值模拟结果。通过设置合理的计算域以及数值格式,采用snappyHexMesh自动网格以及人工网格的算例都表现出良好的数值稳定性。将不同网格体系的数值模拟结果与物理试验结果进行对比,结果表明,采用snappyHexMesh网格可以提高数值求解效率;圆柱绕流对网格体系的变化比较敏感,不同密度的snappyHexMesh网格会显著影响圆柱气动力特征以及尾流区域的流场结果;snappyHexMesh网格体系可以准确预测方柱绕流,在方柱绕流大涡模拟中具有相较于圆柱绕流更好的适用性。

汽车水平外形参数对气动阻力影响的仿真分析

针对现有的汽车气动性能优化研究大多集中于纵向外形参数上,缺乏对水平外形参数研究的问题,选取水平外形参数中车尾收缩角和后风窗收缩角作为气动优化研究对象.利用数值仿真软件建立车体模型并进行仿真,求解获得水平外形参数的变化对气动阻力的影响规律.将水平参数的变化与对应的纵向外形参数的减阻效果进行对比分析.结果表明:水平外形参数的变化引起尾流结构显著变化,且与对应的纵向外形参数相比其减阻效果更好.因此,水平外形参数对汽车气动性能优化具有积极影响.

CFD在轿车造型设计上的应用

对某轿车进行了数值模拟,分析了扰流板对整车流场结构和尾流场涡系结构的影响,成功地模拟了气流分离和拖拽涡现象。车身后部的速度矢量图,较清楚地显示了轿车后部尾涡的形成及演变过程,揭示了尾涡特性对空气阻力的影响,研究结果对改进车型,减小尾涡,降低空气阻力有一定的指导作用。

基于CiteSpace的汽车空气动力特性研究

汽车空气动力特性对汽车的动力性、经济性、操作稳定性和舒适性有着重要影响,为总结汽车空气动力特性的研究现状和发展趋势,通过使用CiteSpace可视化文献计量工具对汽车空气动力特性进行图谱分析。以2000—2022年中国知网(CNKI)数据库中收录的有关汽车空气动力特性的中文文献作为数据样本,对年份发文量、期刊来源类别、研究机构、学者以及关键词进行可视化分析,并生成相关的网络图谱。结果表明:以“汽车空气动力特性”为主题的研究持续受到学术界的关注,该领域的研究对相关重点实验室具有一定的依赖性,未来研究仍着眼于气动阻力、侧风稳定性和气动噪声方向,提出3种有重要研究意义的降低气动阻力方法,表明侧风稳定性的研究具有重要意义,主动控制方法及空气射流方法已经成为降低气动噪声值得探索的新途径。