为了优化某重型货车的空气阻力系数,设计了针对大型货车整体的顶部仿生、底部、尾部、侧裙等4种减阻装置。采用计算流体动力学分析方法研究了4种减阻装置主要结构参数对气动阻力的影响。在此基础上采用正交试验法对4种气动减阻装置的主要参数进行了优化,获得了最优减阻效果货车模型。研究结果表明在4种减阻装置中,顶部仿生减阻装置的弧形高度对货车空气阻力系数的影响最大,侧裙高度的影响最小;获得的最优货车模型的空气阻力系数为0.6218,相对于货车原始模型的减阻率为20.46%;受海豚头部形态启发设计的仿生导流罩具有明显的减阻效果,复合减阻模型的空气阻力系数为0.5655,相对于最优货车模型的减阻率为9.900%,相对于货车原始模型的减阻率达到了27.70%。该研究结果可为重型货车的优化设计提供重要参考。

为降低某厢式货车的气动阻力,设计了6款驾驶室导流罩结构,加在厢式货车模型上进行空气动力特性的数值模拟,得到了货车模型外流场的速度分布、压力分布和湍动能分布等气动特性,详细分析了不同导流罩的减阻机理。在此基础上,通过模仿海豹的头部形状设计了一款仿生导流罩,安装在整车上进行数值模拟,对其减阻性能进行分析。结果表明:先行设计的6款导流罩均具有一定的减阻效果,但模仿海豹头部形状设计的仿生导流罩可大幅度改善驾驶室顶部的流场结构,减阻效果更好,其阻力系数比原始货车模型降低31.1%。

为降低某厢式货车的气动阻力系数,设计了不同形状的仿生导流罩、尾部减阻装置和仿生非光滑表面结构,分析不同单一减阻装置对整车风阻系数的影响,详细探讨了不同单一减阻装置的减阻机理。最后研究了不同单一减阻装置同时加装在同一货车模型的综合减阻效果。结果表明:仿生导流罩的减阻效果要好于传统导流罩,随着导流罩侧裙延伸长度的增加,货车整车阻力系数逐渐变小。当底部导流板倾角θ=45°时模型的阻力系数获得最小值。基于生物表面仿生减阻理论在货车侧面布置半球面凹坑和半椭球面凹坑均具有较好的减阻效果。复合减阻装置货车模型的最大减阻率达22.7%。