横风作用下高速机车的气动性能

不同尾翼两厢轿车的气动特性数值模拟

第４１卷　第１期吉林大学学报（工学版） 　Ｖ ｏｌ．４１　Ｎｏ．１２０１１年１月 Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｊｉｌｉｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　 Ｅｄｉｔｉｏｎ）　Ｊ ａｎ．２０１１收稿日期：２００９－０７－ ２５．基金项目：国家自然科学基金项目（１０８０２０３３）；吉林大学科学前沿与交叉学科创新项目；吉林大学“９８５工程”项目．作者简介：张英朝（１９７８－），男，讲师，博士．研究方向：汽车空气动力学．Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｉｎｇｃｈａｏ＠ｊ ｌｕ．ｅｄｕ．ｃｎ不同尾翼两厢轿车的气动特性数值模拟 张英朝１，韦　甘２，张　喆１ （１．吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室，长春１３００２２；２．同济大学汽车学院，上海２０１８０４ ）摘　要：为了研究尾翼对汽车气动性能的影响，建立两厢轿车简化后的三维模型，为其设计了三种造型不同的汽车尾翼。使用商业的ＣＦＤ软件———ＡＮＳＹＳ　Ｆｌｕｅｎｔ，对安装了三种不同尾翼的两厢轿车的外部流场进行三维空气动力学数值模拟。文中综合造型、 动力性、经济性、稳定性对结果进行对比，分析安装这三种尾翼时两厢轿车的空气动力学特性差异以及产生这些差异的主要原因，选出其中综合性能最理想的尾翼造型。 关键词：车辆工程；空气动力学；计算流体力学；汽车尾翼；两厢轿车 中图分类号：Ｕ４６１．１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７１－５４９７（２０１１）０１－０００１－ ０５Ａｅｒｏｄｙ ｎａｍｉｃ　ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈａｔｃｈ－ｂａｃｋ　ｃａｒｗｉｔｈ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｓｐ ｏｉｌｅｒｓＺＨＡＮＧ　Ｙｉｎｇ －ｃｈａｏ１，ＷＥＩ　Ｇａｎ２，ＺＨＡＮＧ　Ｚｈｅ１ （１．Ｓｔａｔｅ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　 ｏｆ　Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ　Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，Ｊｉｌｉｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ　１３００２２，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌｏｆ　Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｏｎｇｊｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇ ｈａｉ　２０１８０４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ　３－Ｄ　ｍｏｄｅｌ　ｗａｓ　ｂｕｉｌｔ　ｆｏｒ　ａ　ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ　ｈａｔｃｈ－ｂａｃｋ　ｃａｒ　ｔｏ　ｓｔｕｄｙ　ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｐｏｉｌｅｒ　ｏｎ　ｃａｒａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｔｈｅ　ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃ　ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ　ｗｅｒｅ　ｄｏｎｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｈａｔｃｈ－ｂａｃｋ　ｃａｒｅｘｔｅｒｎａｌ　ｆｌｏｗｓ　ｕｓｉｎｇ　３ｓｐｏｉｌｅｒｓ　ｗｉｔｈ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｓｈａｐｅｓ　ｂｙ　 ｍｅａｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ　ＣＦＤ　ｃｏｄｅ　ＡＮＳＹＳＦｌｕｅｎｔ．Ｔｈｅ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｅｃｏｎｏｍｉｃ　ｂｅｎｅｆｉｔ　ａｎｄ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｐｏｉｌｅｒｓ　ｗｅｒｅｅｖａｌｕａｔｅｄ　ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｌｙ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｅａｓｏｎｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ　ｗｅｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅ　ｂｅｓｔ　ｃａｒ　ｓｐｏｉｌｅｒ　ｗｉｔｈｏｐｔｉｍａｌ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｐ ｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｗａｓ　ｆｏｕｎｄ．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｖｅｈｉｃｌｅ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ；ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ　ｆｌｕｉｄ　ｄｙｎａｍｉｃｓ（ＣＦＤ）；ｃａｒ　ｓｐｏｉｌｅｒ；ｈａｔｃｈ－ｂａｃｋ　 ｃａｒ 近几年来， 许多两厢轿车的尾部都加装了尾翼。可以起到辅助汽车造型，提高汽车动力性、汽车高速行驶时的稳定性的作用。有的尾翼还能起 到改善后视野的作用［ １－ ３］。同一辆两厢轿车安装不同造型的尾翼会产生不同的效果。文献［１－ ４］中都提到了汽车尾翼的作用，但没有进行进一步的综合造型和各性能的对比分析。本文旨在从空气动力学的角度出发，探讨两厢轿车在安装不同造型的尾翼时性能的差别以及产生这些差别的原因。用于指导两厢轿车改装时尾翼的安装选择及

气动特性分析

飞行器总体设计课程设计 150座客机气动特性分析 计算全机升力线斜率C L ： 为机翼升力线斜率：CL -_^ = 2 AR 2 d h 2C L ：._W S gross 该公式适用于d h /b < 0.2的机型 Z 为校正常数，通常取值为3.2; d h 为飞机机身的最大宽度；b 为机翼的展长； S net 为外露机翼的平面面积；S gross 为全部机翼平 面面积。 由于展弦比A R =90 算出C La_w =514（ 1/rad ） 又因为Z 为校正常数，通常取值为3.2; d h 为飞机机身的最大宽度，等于3.95m ； b 为机翼的展长，等于34.86m; C L: C La_W 1 dh b 丿 S gpss

S net为外露机翼的平面面积，估算等于119.65m2；S gross为全部机翼平面面积，等于134.9 m2；算出E为因子等于1.244. 所以可以算出全机升力线斜率缶等于6.349 二.计算最大升力系数C Lmax C Lmax =14 1'0-064regs C L? ①regs为适航修正参数，按适航取证时参考的不同失速速度取值。 由于设计的客机接近于A320,所以取①regs等于1 所以代入上面公式得到C Lmax等于1.662 三.计算增升装置对升力的影响 前面选择了前缘开缝襟翼 c LE /c为前缘缝翼打开后机翼的弦长与原弦长 的比例，它与机翼外露段的相对展长有一定对应关系。

70 20 30 40 SO 60 70 &0 100 Wing ￥Ngwl span 所以先计算机翼外露段的相对展长 等于（1-机身宽/展长）% 机身宽为3.95m ，展长为34.86m, 代入公式，算出机翼外露段的相对展长 等于88.67%，对应到上图，纵坐标 C 'LE lc 等于 1.088 。 絲翌娄型 克鲁格標資 0.3 前缘 前缘缝翼 0.4 c 中缝 1.3 后缘 < 无面积延伸〉 L6 二缝 1.9 单繼 1.3 / e 后缘（何而积絃仲） 蚁缝 1,6 c 三缝 1 9強々 1.0&

高速列车车头形状对横风气动效应的影响

高速列车车头形状对横风气动效应的影响 孟东晓，李人宪 （西南交通大学机械工程学院，四川成都610031） 来稿日期：2018-05-07 基金项目：国家自然科学基金（51475387）作者简介：孟东晓，（1993-），男，浙江诸暨人，硕士研究生，主要研究方向：车辆空气动力学； 李人宪，（1954-），男，河北唐山人，博士研究生，教授，主要研究方向：内燃机性能、车辆空气动力学 1引言 列车在高速运行时，如果受到强横风作用，侧向力和侧翻力矩会显著增加，列车脱轨、倾覆的可能性大大增加，对列车运行安全造成严重影响。近年来，因横风效应造成列车安全事故在各国时有发生，给铁路运输安全、人民生命财产造成严重威胁，并带来重大经济损失[1]，因此高速列车的横风效应气动特性应得到高度重视。国内外学者针对大风条件下高速列车的气动特性开展了诸多研究，对横风效应所引起的安全性问题进行了分析和探讨。文献[1-2]对平地、路堤和高架桥上高速列车横风效应气动特性展开研究，文献[3]分析了均匀风和大气底层边界风对高速列车横风效应气动特性影响的不同，文献[4]研究了挡风墙对高速列车横风效应气动特性的影响，文献[5]分析了横风与列车成不同夹角时高速列 车横风效应气动特性的不同。国内外的高速列车具有不同的形状特征，比如CRH380A 型车头车变截面长度为12m ，CRH2的约9.6m ，CRH3的约6.5m ，ICE 的约4.7m ，变截面长度的增加使头车鼻尖至车肩区段过渡更平缓，但是车头形状的不同对列车横风效应的影响还少有研究[6]。采用数值计算方法对CRH2、CRH3、CRH 380A 和ICE 型高速列车在横风条件下的气动特性进行计算分析，对比分析不同车型在横风作用下的气动特性，或可为车型设计提供参考。 2数值计算模型 2.1模型假设与简化 根据所求解问题的特性和计算机计算能力，对计算模型作如下假设和简化： 摘要：列车在高速运行时，如果受到强横风作用，空气动力学性能显著改变。为探讨高速列车车头形状对横风气动效应的影响，基于Navier-Stokes 方程和标准k-ε两方程模型，采用有限体积法，计算了CRH2、CRH3、CRH380A 和德国ICE 型高速列车在不同列车运行速度、不同横风速度25种工况下的侧向力、侧翻力矩及其系数。计算结果表明CRH3型高速列车横风气动特性最优，CRH380A 型高速列车其次，两者气动特性相差不大，要优于CRH2和ICE 型高速列车，并且受电弓两侧加侧挡板会使安装的那节车厢的侧向力和侧翻力矩大幅增加，并会给后面车厢的横风气动效应带来不利影响。关键词：高速列车；车头形状；横风效应；侧向力；侧翻力矩；侧挡板中图分类号：TH16；U271 文献标识码：A 文章编号：1001-3997（2018）09增-0027-04 The lmpact of High-Speed Trains ’Head Shape on Crosswind Aerodynamic Effect MENG Dong-xiao ，LI Ren-xian （School of Mechanical Engineering ，Southwest Jiaotong University ，Sichuan Chengdu 610031，China ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：When the train is running at high speed ，the aerodynamic performance changes significantly if it is subjected to a strong crosswind.In order to investigate the impact of high-speed trains ’head shape on crosswind aerodynamic effect ，based on the Navier-Stokes equation and standard k-εtwo equations turbulence model ，Finite Volume Method is applied to figure out the side force ，rollover moment and coefficient of CRH2，CRH3，CRH380A and ICE high-speed trains ，This measure is under 25kinds of working conditions ，different running and crosswind speed.The results indicate that CRH3high-speed train has the best crosswind aerodynamic characteristics ，the second is CRH380A high -speed train ，and the aerodynamic characteristics of the two are similar ，which are better than CRH2and ICE high-speed trains.In addition ，the side baffles on pantograph equipment can lead to a substantial increase in side force and rollover moment of the related carriage.It can also cause adverse effect on crosswind aerodynamic characteristics for the following carriages. Key Woｒdｓ：High Speed Tｒａin ；Tｒａinｓ’Heａd Shａpe ；Cｒoｓｓwind ＡeｒodynａmiｃEffeｃｔ；Side Foｒｃe ；RolloveｒMomenｔ；Side Bａffle Machinery Design ＆Manufacture 机械设计与制造 增刊 2018年9月 27 万方数据

风力机组气动特性分析与载荷计算-1

目录 1前言错误!未定义书签。 2风轮气动载荷............................................... 错误!未定义书签。 2.1动量理论.................................................................................................. 错误!未定义书签。 2.1.1不考虑风轮后尾流旋转 .................................................................. 错误!未定义书签。 2.1.2考虑风轮后尾流旋转...................................................................... 错误!未定义书签。 2.2叶素理论.................................................................................................. 错误!未定义书签。 2.3动量──叶素理论.................................................................................. 错误!未定义书签。 2.4叶片梢部损失和根部损失修正 .............................................................. 错误!未定义书签。 2.5塔影效果.................................................................................................. 错误!未定义书签。 2.6偏斜气流修正.......................................................................................... 错误!未定义书签。 2.7风剪切...................................................................................................... 错误!未定义书签。3风轮气动载荷分析........................................... 错误!未定义书签。 3.1周期性气动负载...................................................................................... 错误!未定义书签。 4.1载荷情况DLC1.3..................................................................................... 错误!未定义书签。 4.2载荷情况DLC1. 5..................................................................................... 错误!未定义书签。 4.3载荷情况DLC1.6..................................................................................... 错误!未定义书签。 4.4载荷情况DLC1.7..................................................................................... 错误!未定义书签。 4.5载荷情况DLC1.8..................................................................................... 错误!未定义书签。 4.6载荷情况DLC6.1..................................................................................... 错误!未定义书签。 风力发电机组气动特性分析与载荷计算 1前言 风力发电机是靠风轮吸取风能的，将气流动能转为机械能，再转化为电能输送电网，风力机气动力学计算是风力机设计中的一项重要工作。特别是对于大、中型风机，其意义更为重大。风力机处于自然大气环境中，大气紊流、风剪切、风向的变化（侧偏风）和塔影效应等，这些现象使叶片受到非常复杂气动载荷的作用，对风力机的气动性能和结构疲劳寿命产生很大的影响。对一台大型风力发电机组来说，除风轮叶片产生机组的气动载荷外，机舱和支撑风轮和机舱的塔筒也产生气动载荷，这些都对机组的载荷产生影响。 2风轮气动载荷 目前计算风力发电机的气动载荷有动量—叶素理论、CFD等方法。动量—叶素理论是将风轮叶片沿展向分成许多微段，称这些微段为叶素，在每个叶素上的流动相互之间没有干扰，叶素可以认为是二元翼型，在这些微段上运用动量理论求出作用在每个叶素上的力和力矩，然后沿叶片展向积分，进而求得作用在整个风轮上的力和力矩，算得旋翼的拉力和功率。动量—叶素理论形式比较简单，计算量小，便于工程应用，估算机组初始设计时整机的气动性能，被广泛用于风力机的设计和性能计算，而且还用来确定风力机的动态载荷，不断地被进一步改进和完善。CFD数值计算不需要对数学模型作近似处理，直接对流体运动进行数值模拟，从物理意义上说，数值求解N-S方程的CFD方法应该是最全面准确计算风力机气动特性的方法。但是，由于极大的计算工作量，数值计算的稳定性等原因，目前CFD求解N-S方程方法还远不能作为风力机气动设计和研究的日常工具。作为解决工程问题的工具还不太实际。为此在计算中应用动量—叶素理论方法来计算机组的气动载荷。 2.1 动量理论 动量理论是经典的风力机空气动力学理论。风轮的作用是将风的动能转换成机械能，但是它究竟能够吸收多大的风的动能就是动量理论回答的问题。下面分不考虑风轮后尾流旋转和考虑风轮后尾流旋转两种情况应用动量理论。 2.1.1不考虑风轮后尾流旋转 首先，假设一种简单的理想情况：

两种椭圆翼型高速气动特性实验研究

第24卷　第2期2009年4月 实　验　力　学 JO U RN A L O F EX PERIM EN T A L M ECHA N ICS V o l.24　No.2 A pr.2009 文章编号:1001-4888(2009)02-0103-05 两种椭圆翼型高速气动特性实验研究＊ 邓阳平,高正红,詹浩 (西北工业大学翼型叶栅空气动力学国防科技重点实验室,陕西西安710072) 摘要:新概念旋转机翼飞机的主机翼既能高速旋转作为旋翼,又可锁定作为固定翼,所以只能使用特殊的前后对称翼型。针对主机翼翼型的这一特殊要求,对16%相对厚度,相对弯度分别为0%和3%的两种椭圆翼型的高速气动特性进行了风洞实验研究,试验分别在中国空气动力研究发展中心FL-21风洞和荷兰代尔夫特大学TS T-27风洞进行,采用表面测压和尾排型阻测量技术。试验结果的对比分析表明,有弯度椭圆翼型的升力和力矩特性优于无弯度椭圆翼型,而阻力特性和最大升阻比劣于无弯度椭圆翼型。试验结果为旋转机翼飞机主机翼翼型的选取提供了参考。 关键词:旋转机翼飞机;椭圆翼型;实验研究;气动特性 中图分类号:V211.3 文献标识码:A 0　引言 旋转机翼飞机是一种既可以垂直起降,又可以进行高速飞行的新概念飞行器,其最大的特点是有一副既可以高速旋转作为旋翼,又可以锁定作为固定翼的主机翼[1,2]。旋转机翼飞机主机翼的这一特点,决定了其只能使用前后对称的外形和特殊的前后对称翼型。传统翼型具有较大的前缘曲率半径和尖的后缘,最大厚度位置在翼型前部,而前后对称翼型的前后缘曲率半径相同,最大厚度位置在中间。参考国外旋转机翼飞机关键技术研究中主机翼翼型的选取情况[3,4],我们进行了前后对称翼型的优化设计[5,6],再综合考虑主机翼内部管道布置和结构设计要求[7],选取16%相对厚度,相对弯度分别为0%和3%的椭圆翼型作为旋转机翼飞机主机翼的候选翼型,图1为两个翼型的外形比较,其中有弯度翼型由长轴长相同而短轴长不同的上下半椭圆组合而成[6]。为了验证优化设计结果,并为旋转机翼飞机的设计及旋翼状态和固定翼状态飞机气动特性计算提供翼型气动特性数据,分别在中国空气动力研究与发展中心FL-21风洞和荷兰代尔夫特大学TST-27风洞中对选取的两种候选椭圆翼型进行了高速气动特性实验研究。 1　试验方法与设备 1.1　试验方法 在模型翼展中部上下表面开静压孔,测量翼型表面的压力分布,用以计算翼型的升力和俯仰力矩。测压管通过模型内腔从风洞壁引出洞外,再与电子扫描阀连接。在模型后缘处安装尾流测压耙,测量模型尾迹区的总压分布和静压,用以计算翼型的阻力。 ＊收稿日期:2009-02-03;修订日期:2009-03-11 基金项目:航空基金2006ZA53009 通讯作者:邓阳平(1980-),男,博士研究生。研究方向:飞行器总体设计、飞行力学。E-mail:flyhighdyp@https://www.wendangku.net/doc/0f12684602.html,

改善汽车空气动力性能的措施浅析(精)

改善汽车空气动力学性能的措施浅析 汽车具有良好的空气动力学性能有利于提高汽车的动力性、燃油经济性，有利于改善汽车的操纵性和行驶的稳定性，进而提高汽车的安全性，有利于改善乘座舒适性。随着汽车设计制造技术的进步和对汽车性能的要求越来越高，汽车的空气动力学性能已成为汽车车身设计所必须考虑的重要内容。 车前部的影响 车头造型对空气动力学性能的影响因素很多，车头边角、车头形状、车头高度、发动机罩与前风窗造型、前凸起唇及前保险杠的形状与位置、进气口大小、格栅形状等。 车头边角主要是车头上缘边角和横向两侧边角，对于非流线形车头，存在一定程度的尖锐边角会产生有利于减少气动阻力的车头负压区；车头横向边角倒圆角，也有利于产生减小气动阻力的车头负压区，圆角与阻力的关系r／b=O.045就可以保持空气流动的连续；整体弧面车头比车头边角倒圆气动阻力小。车头头缘位置较低的下凸型车头气动阻力系数最小；但不是越低越好，因为低到一定程度后，车头阻力系数不再变化，车头头缘的最大离地间隙越小，则引起的气动升力越小，甚至可以产生负升力。增加下缘凸起唇后，气动阻力变小，减小的程度与唇的位置有关。 发动机罩与前风窗的设计可以改变再附着点的位置，从而影响气动特性(如图1）。发动机罩的纵向曲率越小(目前大多数采用的纵向曲率为0.02／m)，气动阻力越小；发动机罩的横向曲率也有利于减

小气动阻力。发动机罩有适当的斜度(与水平面的夹角)对降低气动阻力有利，但如果斜度进一步加大对降阻效果不明显。风窗玻璃纵向曲率越大越好，但不宜过大，否则导致视觉失真、刮雨器的刮扫效果变差；前风窗玻璃的横向曲率也有利于减小气动阻力；前风窗玻璃的斜度(与垂直面的夹角)小于30°时，降阻效果不明显，但过大的斜度，使视觉效果和舒适性降低；前风窗斜度等于48°时，发动机罩与前风窗凹处会出现一个明显的压力降，因而造型时应避免这个角度；前风挡玻璃的倾斜角度(与垂直面的夹角)越大，气动升力系数略有增加。发动机罩与前风窗的夹角与结合部位的细部结构对气流也有重要的影响。 汽车前端形状的对汽车的空气动力学性能也有重要的影响。前凸且高不仅会产生较大的空气阻力而且还将会在车头上部形成较大的局部 负升力区。具有较大倾斜角度的车头可以达到减小气动升力乃至产生负升力的效果。

整车气动性能分析与优化

整车气动性能分析与优化 周欣1，乔鑫2，孔繁华3，李飞4 （华晨汽车工程研究院，沈阳 110141） 摘要：本文应用计算流体软件STAR-CCM+对某车型进行外流场的仿真计算，并以提高整车气动性能为目的进行了增加前唇扰流板，前后轮扰流板以及对后扰流板加长并调整角度的组合优化，有效的起到了减小风阻系数，提高冷却模块有效流量的作用。 关键词：外流场；气动阻力；CFD；STAR-CCM+； Abstract: A CFD software STAR-CCM+ is used in this article to simulate the vehicle external flow of a certain vehicle type. In order to improve the aerodynamic performance of the whole vehicle, a front spoiler lip, spoiler lips of front and rear wheels are added, and the rear spoiler lip is lengthened which angle is also adjusted. Consequently, the drag coefficient is effectively reduced, and the effective flow of cooling module is increased. Keywords: V ehicle external flow; Aerodynamic drag; CFD; STAR-CCM+; 0前言 汽车空气动力学对于整车的经济性、动力性、舒适性和行驶安全的研究具有特殊重要的意义，它是车辆工程领域一个非常重要的研究方向。随着计算机技术和流体力学数值计算理论的发展，计算流体力学（Computational Fluid Dynamics ,CFD）已成为了汽车空气动力学研究的重要手段。传统的汽车空气动力学研究依赖与汽车风洞试验，但是现在应用CFD空气动力学数值模拟技术，可以在计算机上完成汽车风洞试验，使得对汽车空气动力学开展全面系统的科学研究更简便而有效。[1] 在国家战略政策的引导下，汽车工业逐渐开始走向自主开发的道路。随着能源问题的日益突出，节能减排也成为汽车设计的主要目的。整车气动性能是汽车空气动力学的核心问题[2]，在造型阶段，气动性能主要关注车辆的阻力系数。当车速达到100km/h时发动机约80%的动力用来克服气动阻力，假如整车空气动力学性能提高10%，油耗就可降低4%~5%。 本文利用计算流体力学软件STAR-CCM+对某车型进行了整车外流场的计算，通过对整车近壁面速度场以及各截面速度场分析，对该车前唇扰流板，前后轮扰流板，以及后扰流板的组合优化进行评价。 1建立计算模型 1.1物理模型 流体流动要受物理守恒定律的支配，基本的守恒定律包括质量守恒定律、动量守恒定律、能量守恒定律。 (1)质量守恒方程（连续方程） d i v(1) (2)动量守恒方程（运动方程，Navier-Stokes方程）

在汽车气动特性研究中的应用

万方数据

万方数据

第３期 薛劲橹，等：Ｆｌｕｅｎｔ在汽车气动特性研究中的应用 ３５ 添加轮子，并生成一个长１０ｍ、宽２ｍ、高３ｍ的流场区域，由于车体沿中纵剖面对称，故只对～半车体建模，以简化计算。可沿流场中纵剖面将计算区域分开，将中纵剖面设为对称面边界，在后处理过程中可观看完整流场。Ｇａｍｂｉｔ具有很强的非结构化网格生成功能，利用Ｇａｍｂｉｔ中的ｍｅｓｈ模块，对已经建立的汽车流场３Ｄ模型进行网格划分，如图３所示。 图３划分网格 汽车外流场的数值模拟是在有限区域内进行的，因此在计算区域边界上要设置合适的边界条件。具体设置如表２所示。 表２区域边界设置 ２．４求解过程 将Ｇａｍｂｉｔ生成的ｍｅｓｈ文件导人Ｆｌｕｅｎｔ进行求解运算。本研究设置汽车８０ｋｍ／ｈ的相对行驶速度，此时空气流场属于三维定常不可压黏性流动。使用非耦合隐式算法进行求解，离散格式使用二阶迎风格式，湍流模型使用ｋ－ｅ方程。分别用稳态和非稳态２种求解器进行计算，稳态计算速度较快，瞬态计算精度较高。２种计算方法结果对比如表３（以模型１为例）所示。 表３计算方法对比 根据文献［３］，小轿车的阻力系数范围是０．３５～０．５５，升力系数范围是０．１—０．２，说明本文所建模型以及计算结果均符合工程实际。通过表３可知：本文所述问题用稳态和瞬态２种求解器所得解基本一致，故在做类似简单计算时可选择稳态求解器，可以大大节省计算时间。图４为２种方法残差曲线，其中稳态计算迭代１５０步可收敛，而瞬态计算 迭代１６００余步可收敛。 樊蜷辐娶 迭代次数（ａ）瞬态方法 （ｂ）稳态方法 图４计算结果对比 ２．５计算结果后处理 利用Ｆｌｕｅｎｔ的后处理功能，可以绘制出车身表面的压力分布图以及外流场速度分布图，如图５—９ （以模型１为例）所示。 　 万方数据

汽车空气动力特性试验(DOC)

汽车空气动力特性试验 目录 摘要 (2) 1.引言 (3) 2.汽车空气动力学道路试验 (4) 1．用滑行试验法测试汽车的气动阻力系数 (4) 2．侧向风稳定性试验 (6) 3.汽车风洞 (7) 1．风洞试验测试仪器 (7) 2．风洞试验准则 (7) 3．测定力、力矩及表面压力的要求 (10) 4．风洞试验数据修正 (10) 4．流态显示试验方法 (11) 5．实车道路试验与实车风洞试验的数据对比分析 (14) 6．总结

摘要： 空气动力学在科学的范畴里是一门艰深的度量科学，一辆汽车在行使时，会对相对静止的空气造成不可避免的冲击，空气会因此向四周流动，而蹿入车底的气流便会被暂时困于车底的各个机械部件之中，空气会被行使中的汽车拉动，所以当一辆汽车飞驰而过之后，地上的纸张和树叶会被卷起。此外，车底的气流会对车头和引擎舱内产生一股浮升力，削弱车轮对地面的下压力，影响汽车的操控表现。 众所周知，车速越快阻力越大，空气阻力与汽车速度的平方成正比。如果空气阻力占汽车行驶阻力的比率很大，会增加汽车燃油消耗量或严重影响汽车的动力性能。据测试，一辆以每小时100公里速度行驶的汽车，发动机输出功率的80%将被用来克服空气阻力，减少空气阻力，就能有效地改善汽车的行驶经济性。 关键词：风洞、浮升力、流态、······

一、引言：空气在汽车行驶时大大地影响了其行驶方向速度以及对汽车各个性能的影响，所以汽车的燃料在燃烧推动机械运转时已经消耗了一大部分动力，而当汽车高速行使时，一部分动力也会被用做克服空气的阻力。所以，空气动力学对于汽车设计的意义不仅仅在于改善汽车的操控性，同时也是降低油耗的一个窍门。所以在此研究汽车行驶时的空气动力学，有效的降低汽车在行驶时的能耗等。

椭圆翼型高速气动特性实验研究

第３９卷第６期２００９年１１月 航空计算技术 ＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＣｏｍｐｕｔｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅ Ｖ０１．３９Ｎｏ．６ Ｎｏｖ．２００９椭圆翼型高速气动特性实验研究 邓阳平，高正红，詹浩，黄江涛 （西北工业大学翼型叶栅空气动力学国防科技重点实验室，陕西西安７１００７２） 摘要：针对旋转机翼飞机主机翼翼型设计的特殊要求，在中国空气动力研究与发展中心ＦＬ一２１风洞对１６％相对厚度椭圆翼型马赫数０．４下的高速气动特性进行了实验研究，实验采用表面测压和尾排型阻测量技术。实验结果与数值计算结果的对比分析表明，数值计算具有较好的精确度，椭圆翼型的升力线斜率较小，压心位置靠前，力矩系数随迎角线性增大，最小阻力系数迎角并不像传统对称翼型那样为零度。 关键词：旋转机翼飞机；椭圆翼型；实验研究；气动特性 中图分类号：Ｖ２１２．４文献标识码：Ａ文章编号：１６７１．６５４Ｘ（２００９）０６．００１８．０３ 引言 旋转机翼飞机是一种既可以垂直起降，又可以进行高速飞行的新概念飞行器，其最大的特点是有一副既可以高速旋转作为旋翼，又可以锁定作为固定翼的主机翼…。旋转机翼飞机主机翼的这一特点，决定了其只能使用特殊的前后对称翼型，国外特别是美国在旋转机翼飞机关键技术的研究中，主机翼翼型均使用椭圆翼型¨Ｊ。 相比于传统翼型，椭圆翼型具有钝的后缘，最大厚度位置在翼型的中间，并且在相同相对厚度的情况下前缘曲率半径相比传统翼型要小，这种特殊的外形使得椭圆翼型具有不同于传统翼型的气动特性。长期以来，人们对绕椭圆柱或椭圆截面翼型的流动进行了大量的研究，但大多集中在传热性能和低雷诺数下的非定常流动特性上口Ｊ。韩国人ＫｗｏｎＫｉｊｕｎｇ和ＰａｒｋＳｅ—ｕｎｇ０利用翼型表面及尾流测压，获得了１６％相对厚度椭圆翼型在低雷诺数３×１０５下的升阻和力矩气动特性，并应用ＰＩＶ技术对翼型附面层与后缘尾涡结构进行了研究，发现了一些与传统翼型不同的特性ＨＪ。 为了在旋转机翼飞机主机翼中应用椭圆翼型，并为飞机的设计及旋翼状态和固定翼状态飞机气动特性计算提供翼型气动特性数据，本文在前期对不同相对厚度椭圆翼型气动特性进行的数值计算和分析比较的基础上∞】，选取１６％相对厚度椭圆翼型在中国空气动力研究与发展中心ＦＬ一２１风洞中进行了高速气动特性实验研究，并将实验结果与数值计算结果进行了对比分析，对数值计算方法的有效性进行了验证。 １实验验方法与设备 １．１实验方法 实验采用侧壁支撑，两端固定，在模型翼展中部上下表面开静压孑Ｌ，测量翼型表面的压力分布，用以计算翼型的升力和俯仰力矩。在模型后缘２８０ｒａｍ处安装尾流测压耙，测量模型尾迹区的总压分布和静压。用以计算翼型的阻力。 １．２实验模型和设备 实验模型为全钢机构，弦长１５０ｍｍ，展向长度６００ｒａｍ，翼型为１６％相对厚度的椭圆，上下表面共８８个测压孔。实验是在中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所ＦＬ一２１风洞中进行的，该风洞为实验段横截面为０．６ｍ×０．６ｍ的半回流暂冲下吹式三声速风洞，实验段长度为１．７７５ｍ，实验马赫数范围为０．４—４．５。采用Ｈｙｓｃａｎ２０００电子扫描阀测量稳态测点的压力，并将其转化为电压信号输出，测量精度可达０．０６％。采用ＣＳｌ６１００巡检系统对电子扫描阀的电压输出进行采样、放大和Ａ／Ｄ转换，最高采样速度可达４０万次／ｓ。 根据主机翼作旋翼使用时的特征剖面马赫数，及固定翼状态飞机的设计飞行速度，实验马赫数选为０．４，基于实验模型弦长的雷诺数为１．３×１０６。 ２实验结果与数值计算结果的对比分析 ２．１数值计算方法 收稿日期：２００９—０６．０２ 基金项目：航空科学基金资助项目（２００６ＺＡ５３００９） 作者简介：邓阳平（１９８０一），男，湖南衡东人，博士研究生，研究方向为飞行器总体设计、飞行力学。　万方数据

高速电梯的气动特性

随着世界科技和经济的发展，以及人们对空间越来越大的要求，越来越多的现代化城市规划者把目光投向了高层和超高层建筑。而建筑高度的增加,也必然会要求建筑内的电梯运行速度提高。 电梯速度的提高，带来了一系列需要解决的技术问题。对于普通电梯，箱体的运行速度较低，因而所产生的气动阻力也相对较小，因此电梯的气动问题一向不被人重视，更没有人考虑气动力外形。近年来国外特别是日本的专家研究发现，在高速电梯运行时，气体在瞬时被急剧压缩，甚至会产生压力波。同时箱体与井道之间的缝隙处的气体，由于流动面积的突然缩小，相对于箱体的流动速度便会突然增加，因此会产生很大的气动阻力，甚至在箱体上下游处可能会出现分离和旋涡，即所谓的隧逆气动效应，这将直接影响到箱体的气动阻力和气动噪音。除了增加载荷外，对电梯运行的安全性和乘客的舒适性也会产生影响。 电梯原型气动特性分析 2.1计算模型 本课题针对某公司开发的运行速度为6m/s，载重量1000kg的单井道高速电梯进行研究计算。电梯井道截面为2000mm×2100mm的矩形;电梯轿厢截面为1600mm×1500mm的矩形，轿箱的高度为2350 mm;电梯轿厢壁距离电梯井道前壁(电梯门方向)、左壁、右壁距离电梯井道两侧壁均为200mm，电梯轿厢壁距离电梯井道后壁距离为400mm。在实际工程中，高速电梯的轿厢外形及井道内的气流运动都是十分复杂的，完全按照实际情况进行建立计算模型将是十分困难的，同时也会使计算结果的代表性差。因此有必要对电梯的物理模型进行边界条件上的简化，以便计算过程更加简化，同时也使结果具有更广泛的代表性。 为了达到以上目的，在本次模拟计算中，对物理模型的边界条件做了如下的简化和假设： (1)将整个运动过程假设为电梯井道和轿厢静止，气流从轿厢外以6m/s的速度流向轿厢。在实际运动中，电梯井道壁静止，轿厢相对井道运动，从而带动井道内的空气产生运动。这样假设会与实际运动状况有一定的差别，主要体现在井道壁与空气之间的相对运动速度变大了。但本课题现阶段研究内容为电梯轿厢外形的优化，空气相对井道间的运动速度变化对研究轿厢影响不大。 (2)将电梯轿厢简化为规则的1600mm×1500mm×2350mm的封闭长方体。忽略钢缆、电梯轿厢顶部机械设备及轿厢内通风对电梯轿厢周围气流的影响。 (3)忽略井道内空气的烟囱效应的影响。由于烟囱效应造成的空气流动速度相对高速电梯的运动速度来说很小，而且电梯的运动是双向的，即轿厢的运动方向与竖井内的空气由于烟囱效应造成的运动有一半时间是相同的，另一半时间是相反的。因此把烟囱效应造成的影响忽略是合理的。 图1 电梯原型计算模型 按照简化后的物理模型，将计算模型建为如图1的形式。整个计算模型由电梯轿厢、井道壁、进风口及排风口四部分组成。各部分的边界条件及属性如下： 电梯轿厢——为1600mm×1500mm×2350mm的封闭长方体，轿厢中心坐标(0，0，0)。 电梯井道壁——为2000mm×2100mm×8000mm的长方体，上下两端开口，中心坐标(0，-100，-1500)。围成竖井的四个面为绝热墙体。 进风口——为2000mm×2100mm的长方形，处于竖井顶端。为定流速送风口，送风速度为6m/s。 排风口——为2000mm×2100mm的长方形，处于竖井底端，为自由排风口。 流体——模型内的流体为空气，温度为20℃，按理想气体考虑。 2.2模拟结果及分析 高速电梯轿厢外型气动特性主要是通过气流绕过轿厢的速度场和压力场的分布以及轿厢受到的气动阻力来表现的，所以本部分的主要内容是：分析电梯轿厢周围的压力场;分析

汽车空气动力学性能标准

乘用车空气动力学性能标准 1 范围 本标准规范和指导汽车空气动力学性能的发布以及业内交流。 本标准适用于七座（含七座）以下乘用车。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T3730.1-2001汽车和挂车类型的术语和定义 GB/T5910-1998轿车质量分布 GB/T3730.3-1992汽车和挂车的术语及其定义车辆尺寸 3 术语和定义 以下术语和定义适用于本标准。 3.1 空气动力学坐标系Aerodynamic coordinate system 车辆或模型的空气动力学坐标系如图1所示，坐标系原点位于车辆轴距中心线和轮距中心线在地面上投影的交点。 图1 空气动力学坐标系 — 1 —

图2 自由来流速度 3.1.1 x轴：x方向 正方向为车辆向后。 3.1.2 y轴：y方向 正方向为驾驶员向右。 3.1.3 z轴：z方向 正方向为车辆向上。 3.1.4 α：俯仰角Pitch Angle 车身纵轴（x方向）和地面之间的角度，车头抬起为正。 3.1.5 ψ：横摆角Yaw angle ψ=Arctg（V y/V x），x轴和自由来流速度V∞之间的角度，车头向右为正。 3.1.6 ф：侧倾角Roll angle 车身横轴（y方向）和地面之间的角度，车辆右侧向下为正。 3.1.7 D：气动阻力Drag 作用在x轴方向的气动力，x方向为正，F X=D。 3.1.8 S：气动侧向力Side force 作用在y轴方向的气动力，y方向为正，F Y=S。 3.1.9 S F：气动前轴侧向力 整车气动侧向力分解至前轴的分力。 3.1.10 S R：气动前轴侧向力 整车气动侧向力分解至后轴的分力。 3.1.11 L：气动升力Lift 作用在z轴方向的气动力，z方向为正，F Z=L。 3.1.12 L F：气动前轴升力

气动特性分析

飞行器总体设计课程设计 150座客机气动特性分析 一. 计算全机升力线斜率L C α _L L W C C ααξ= _L W C α为机翼升力线斜率:()_2/2L W R R C A A απ=+???? ξ为因子： 2_12h net h gross L W gross d S d b S C S απξζ? ?=++ ?? ? 该公式适用于d h / b < 0.2的机型 ζ为校正常数，通常取值为3.2； d h 为飞机机身的最大宽度；b 为机翼的展长； S net 为外露机翼的平面面积；S gross 为全部机翼平面面积。 由于展弦比R A =9.0，算出_L W C α=5.14( 1/rad ) 又因为ζ为校正常数，通常取值为3.2； d h 为飞机机身的最大宽度，等于3.95m ； b 为机翼的展长，等于34.86m;

S net 为外露机翼的平面面积，估算等于119.652m ； S gross 为全部机翼平面面积，等于134.92m ； 算出ξ为因子等于 1.244. 所以可以算出全机升力线斜率L C α等于6.349 二．计算最大升力系数max L C ()max 1410.064L regs L C C α=+Φ Φregs 为适航修正参数，按适航取证时参考的不同 失速速度取值。 由于设计的客机接近于A320，所以取Φregs 等于1 所以代入上面公式得到max L C 等于1.662 三．计算增升装置对升力的影响 前面选择了前缘开缝襟翼 c’LE /c 为前缘缝翼打开后机翼的弦长与原弦长的比例，它与机翼外露段的相对展长有一定对应关系。