整车气动声学风洞的冷却与加热系统

整车气动声学风洞是汽车空气动力学和声学设计及性能开发的关键试验设施,对增强自主研发能力必不可少。风洞冷却与加热系统是保证试验准确性的必要设施。为了优化设计风洞冷却与加热系统,以同济大学气动声学风洞为实例,根据风洞结构特点对热边界层进行分类,更为准确地计算了冷却与加热系统的冷热负荷,建立了气动声学风洞的热力学模型。初步分析显示,风洞冷却与加热系统可通过优化设计,降低系统的安装功率,达到节能降耗的目的。

利用矩阵风扇的发动机舱流场优化

发动机舱热管理逐渐成为提高发动机性能的重点问题,为此在传统乘用车的单风扇系统上设计了5种矩阵风扇,并利用数值模拟技术分析了阵型对冷却模块空气侧流场的影响,在此基础上引入导风管进一步研究了冷却模块的空气质量流量及前端热回流效果。结果表明:相比单风扇系统,矩阵风扇型式下通过散热器的空气质量流量有所提升,特别在高速工况下,受冲压气流的作用散热器表面的速度均匀度提高,通过散热器的空气质量流量提升,前端热回流减少;引入导风管后不仅能够进一步提高车辆在高速工况下通过散热器的进气量,而且可以降低怠速时冷凝器迎风面温度;结合导风管的矩阵风扇可在不减少冷却模块进气量的前提下,通过降低风扇转速来减少冷却系统的能耗,进而提高燃油经济性,抑制怠速时车辆前端的热回流,改善冷却模块的换热性能。

低阻附件对某低风阻车型气动影响研究

以某低风阻电动汽车为研究对象,分别对有无前轮扰流板、后轮侧板及后轮导流罩展开数值研究,通过对比不同工况气动力、表面压力、流场计算结果,评估了3种低阻附件对低风阻车型气动特性的影响。研究表明:相较于基础工况,仅去掉前轮扰流板、后轮侧板、后轮导流罩以及同时去掉后轮侧板及导流罩时,该车总风阻力分别增大3.0%、6.5%、-1.8%、1.2%;低阻车总风阻力变化的主要贡献来自于前后轮区域、车底和背部;低阻附件主要通过改变车轮区域的流场间接影响车底阻塞度,进而改变车轮-车身空气动力学的相互作用,从而给低阻车整车气动特性带来影响。

二维类车体尾迹中的低频震荡

汽车尾部的大尺度流动分离是汽车外流场的显著特征之一,其与气动阻力、结构振动和震荡密切相关.应用直接数值模拟(DNS)方法研究在雷诺数Re=2.3×104下某二维类车体尾迹中的低频震荡.该类车体常被用于汽车空气动力学学术研究,因为其轮廓可涵盖到货车主要几何特征,且其尾迹与货车的准二维尾迹具有共性.计算结果对照现有的实验结果进行验证,二者之间的差异经过评估确认了该计算的正确性.流场结果显示低频震荡与尾迹中两种模态之间的相互转换有关.这两种模态分别由Kelvin-Helmholtz不稳定性及尾迹的不稳定性主导.前种模态下,尾部分离的上、下剪切层在几乎相同的时刻产生涡脱落;而在后种模态下,上、下剪切层交替地产生涡脱落形成卡门涡.根据不稳定性理论讨论了模态转换的机理,并阐述了因低频震荡而产生的气动力变化.