變異弧形隨行波表面氣動(dòng)減阻特性研究.pdf

1、隨著汽車保有量的快速增長(zhǎng)，能源消耗不斷增加，全球能源危機(jī)日益嚴(yán)峻。汽車燃油消耗的很大一部分是用來(lái)克服氣動(dòng)阻力，因此，降低車身空氣阻力是節(jié)約能源的有效途徑之一。仿生非光滑減阻技術(shù)為降低汽車車身空氣阻力提供了一種新方法。
　　本文在現(xiàn)有仿生非光滑減阻方法研究基礎(chǔ)之上，受以沙漠表面非光滑形態(tài)為代表的仿生原型的啟發(fā)，通過抽象提取得到一種新的非光滑表面—變異弧形隨行波表面。首先借助CATIA軟件完成變異弧形隨行波表面三維模型的構(gòu)建，并根據(jù)隨

2、行波表面的尺寸建立CFD數(shù)值模擬風(fēng)洞模型，為了保證流場(chǎng)條件的一致，以光滑表面作為風(fēng)洞的上表面，非光滑表面作為風(fēng)洞的下表面;然后在ANSYSWorkbench中搭建協(xié)同仿真體系，利用Meshing完成數(shù)值風(fēng)洞的網(wǎng)格劃分，依據(jù)Fluent軟件中設(shè)置的求解方案，對(duì)不同的數(shù)值風(fēng)洞中的流場(chǎng)進(jìn)行CFD數(shù)值模擬。將不同來(lái)流速度的理論光滑表面摩擦阻力系數(shù)與數(shù)值模擬得到的光滑表面摩擦阻力系數(shù)進(jìn)行對(duì)比，兩者之間的相對(duì)誤差都在2％以內(nèi)，說明了風(fēng)洞模型、網(wǎng)格劃

3、分方法及數(shù)值求解方案的可行性。
　　采用不同的試驗(yàn)研究方法分別探究變異弧形隨行波表面各結(jié)構(gòu)參數(shù)以及來(lái)流速度對(duì)減阻效果的影響。利用正交試驗(yàn)分析法得到，隨行波單元尺寸中對(duì)表面摩擦阻力減阻效果影響的主次順序依次是深度、偏心比（偏心距和深度之比）和寬深比（寬度和深度之比），其中減阻率隨深度的增大而增大，隨偏心比和寬深比的增大則是先增大后減小;結(jié)合方差分析可以認(rèn)為深度對(duì)減阻效果起著決定性的作用，取得最佳減阻效果的尺寸為:深度(0.6mm)，

4、偏心比(0.5)，寬深比(5)。通過控制變量試驗(yàn)分析得到，減阻率隨行波排布間距的增大而減小。為了研究形狀和排布間距交互作用對(duì)表面摩擦阻力減阻效果的影響，設(shè)計(jì)深度和排布間距的兩因素交互試驗(yàn)，試驗(yàn)分析得到當(dāng)形狀和排布間距都取最佳值時(shí)，減阻率最大;變異弧形隨行波越深，減阻率受其排布間距的影響越大;變異弧形隨行波排布間距越小，減阻效果受其深度的影響越明顯。此外，在來(lái)流風(fēng)速為26m/s～35m/s時(shí)，減阻率與來(lái)流風(fēng)速呈線性正比例關(guān)系。