为减小重型货车的气动阻力,以实现整车节能减排的目标,基于某平头重型货车气动减阻敏感区域,设计了10种独立的气动减阻附件,利用CFD仿真对气动附件的减阻机理和效果进行了研究。结果表明,10种气动附件皆有减阻效果,其中一种仿生学减阻附件,减阻效果明显,减阻率为15.0%,且要求的安装空间小。最后通过气动附件的优化组合,获得了一种最佳减阻方案,减阻率达27.4%。

以安装行李架后的某款SUV汽车模型为研究对象,基于协同优化算法,寻找最优的低阻低噪方案。先将降阻和降噪作为单独的2个子学科进行研究,分别寻找出影响气动阻力和气动噪声的关键因素,利用网格变形技术对行李架造型的关键部位进行参数化建立模型。然后通过CFD数值仿真模拟软件对选取的样本点进行计算,同时建立可靠的Kriging响应面模型。最后基于2个子学科的近似模型,构建协同优化模型寻找最优的低阻低噪方案并进行仿真验证分析。研究结果表明相较于原始汽车模型,单目标优化后的整车模型阻力与噪声分别降低了1.97%和17.99%;协同优化后的整车模型阻力与噪声分别降低了1.60%和14.92%,优化结果与仿真结果的误差分别为0.17%和3.67%,均在工程实际应用可接受误差范围内。

针对传统导流器仅能单一地减小阻力或升力的问题,基于某直背车型设计一款能同时减小阻力和升力的新型导流器。首先,基于其需满足的流场条件确定导流器横截面初始的上下型线,并使用准均匀B样条进行拟合,再沿y方向拉伸出导流器的型面。接着,通过改变截面型线控制点,得到一系列不同的型面,运用遗传算法寻优找到导流器最优型面。最后,为进一步减小阻力和升力,基于导流器最优截面,改变导流器的宽度和安装位置与角度,并采用实验设计、近似模型和NSGA-II遗传算法进一步优化。模型风洞实验验证的结果表明:整车阻力减小3.8%,升力减小7.9%。

为探究表面介质阻挡放电(SDBD)等离子体对后台阶流动分离的控制效果,采用Suzen等提出的等离子体对流体作用的数值模拟方法,应用Fluent软件计算电场分布及电荷密度分布方程,最后得到等离子体体积力,并将结果与现有实验数据进行对比,验证仿真方法的准确性。在此基础上,在台阶前部施加等离子体激励,观察其对后台阶流动分离的控制效果。仿真结果表明:等离子体气动激励能明显减小后台阶流动的再附着距离;当来流风速为1 m/s时,可将再附着长度减小53.92%;当来流风速逐渐增加时,等离子体气动激励控制效果逐渐减弱;当增加激励强度时,控制效果增强。

运用分离涡模拟(DES),以商用软件Star CCM+为研究工具对某SUV在车窗封闭状态下,对汽车后视镜区域进行了外流场稳态和瞬态的计算分析,获得车身表面和周围的压力脉动,以此作为激励计算车内噪声。应用声学软件对后视镜以及周围进行流场到声场的耦合分析,得到声压级的频谱图。通过分析基础模型和改进模型内、外场气动声学特性表明:后视镜柄的长度,镜柄与镜罩的夹角以及镜罩形状对后视镜下游流场和声压级影响较大。改进模型相比基础模型前侧窗玻璃外表面总声压级得以降低,驾驶员左耳处内场总声压级降低了6.41%,语音清晰度提高了33.89%,取得很好的改进效果。

基于CFD软件平台利用滑移网格的方法将液力缓速器定子和转子之间的接合面命名为网格分界面（interface）用它来传递不同子域间的工作液的流动信息。采用了RNG k-ε模型和SIMPLEC算法对不同叶片倾角的液力缓速器进行三维数值模拟和分析得到了缓速器内部流场的压力及速度分布云图进一步对制动力矩进行比较。结果表明：叶片倾角在36°到51°的范围里随着叶片倾角的逐渐增大制动力矩逐渐增加大;当叶片倾角增大到43°后制动力矩开始逐渐减小。