为了优化某厢式货车的气动阻力系数,设计了驾驶室前部仿生减阻结构、顶部和侧部涡流发生器、底部涡流发生器等3种气动减阻装置。研究了3种单一气动减阻装置主要相关参数对气动阻力的影响,分别从货车外流场的速度轨迹、压力分布和湍动能分布等3方面详细分析了各单一气动减阻装置的减阻效果。在此基础上采用正交试验法对3种气动减阻装置的主要参数进行优化,获得最优减阻货车模型。研究表明:驾驶室前部突出部分的长度对货车整车气动阻力系数的影响比倾角更大;最优货车头部形状的倾角和长度分别为135°和300 mm,该模型的气动阻力系数为0.7214,相对于货车原始模型的减阻率为8.93%;涡流发生器的高度和位置对货车的减阻效果均有较大的影响;涡流发生器可以增加货车尾部分离区流场的能量,使得尾涡区减小,气动压差阻力减小;3种气动减阻装置对货...

针对某厢式货车的简化模型,基于计算流体动力学原理与方法,采用标准的κ-ε湍流模型,分别对加装3种底部减阻装置和3种侧部减阻导流条的厢式货车外流场进行数值模拟,得到该货车的表面压力分布、速度矢量分布、湍动能分布、气动阻力系数等气动特性。对比了货车原始模型和加装6种减阻装置货车模型的流动特性与气动阻力系数,详细分析了底部和侧部减阻装置的减阻机理。研究结果表明:合理加装底部和侧部减阻装置可以改善厢式货车的气动特性,降低气动阻力。

为了降低某厢式货车的气动阻力,基于气动减阻机理设计了9种新型的尾部气动减阻装置。采用数值模拟的方法研究了尾部气动减阻装置对厢式货车尾部流场的影响,对比分析了安装9种尾部减阻装置的厢式货车的气动阻力系教、速度分布、压力分布及湍动能分布等流场特性,并对两种较好减阻装置的结构参数进行优化。研究结果表明:安装9种尾部减阻装置后整车气动阻力系数均有降低,降幅最大为7.96%,获得了较好的减阻效果。尾部减阻装置主要是通过减弱尾部涡流,增大尾部气压,从而来降低压差阻力。

为了减少厢式货车的气动阻力,设计了矩形、椭圆形及三角形等3种尾部导流板。研究了尾部导流板安装倾角和尺寸对货车气动阻力的影响,获得了不同减阻方案的风阻系数、速度场、压力场及湍动能分布等流场特性。采用正交试验方法研究了尾部导流板形状、安装角度和导流板长度等3个影响因素对货车风阻系数的影响。在总结减阻机理的基础上设计了两种新型尾部减阻结构,并对其进行数值模拟。结果表明,尾部导流板可以改善尾部的流场结构,使尾部气流延迟分离,具有较好的减阻效果。新型减阻结构的尾部隔板可以将尾部旋涡破碎,减弱尾部涡流强度,使尾部压力增大,相对货车原始模型,其减阻率达到了9.29%。

针对某厢式货车的简化模型,基于计算流体力学理论和方法分别对原始货车模型、加装尾部减阻装置和顶部减阻装置的货车模型进行了数值模拟,获得了原始模型与改进模型的气动阻力系数、速度矢量分布、压力分布以及湍动能分布等气动特性。结果表明:尾部减阻装置及顶部减阻装置均可改善厢式货车的气动特性,降低气动阻力。其中顶部减阻装置改善了驾驶室和货厢之间的气流分布,尾部减阻装置改善了货车尾部的涡流状态,从而降低了风阻。

为降低某厢式货车的气动阻力,基于形态仿生,设计了仿生导流罩、仿生驾驶室和仿生货厢3种新型气动减阻方案和1种复合仿生减阻方案。先研究了3种单一仿生减阻方案对气动阻力因数的影响效果及其减阻机理。后将3种单一减阻方式结合在一起,探究了复合仿生减阻方案的减阻效果。结果表明相对于货车原始模型,仿生导流罩模型、仿生驾驶室模型和仿生货厢模型的最优减阻率分别为3.57%、9.45%和11.86%。复合减阻方案的气动阻力因数减小率是24.5%,减阻效果明显。因而,基于形态仿生学设计的厢式货车减阻结构,改善了厢式货车周围的流场结构,降低了气动阻力。

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%。

为了解涡流发生器对重型厢式货车气动减阻特性的影响,以某国产重型厢式货车为研究对象,基于计算流体动力学的数值模拟,研究涡流发生器的形状、布置位置、高度以及间隙比对厢式货车的减阻效果,并分别从速度流线结构、湍动能分布和压力分布等方面探讨其减阻原因。结果表明:涡流发生器的形状、布置位置、高度以及间隙比对重型厢式货车气动阻力的影响较大。其中叉形涡流发生器位于货厢后端时的气动阻力系数最小,其值为0.6996,相对于货车原始模型的减阻率为11.7%,因此叉形涡流发生器是最佳的涡流发生器造型。加装涡流发生器减小了货车尾部涡流区的面积和强度,使尾部气流延迟分离,进而减小了货车前后压差阻力。