汽车超车过程的气动特性研究

论文摘要

本文从汽车空气动力学的角度研究超车过程,旨在为汽车自动驾驶系统和智能交通系统的研究提供理论依据,确保安全超车。研究了稳态超车时纵向间距、横向间距、相对车速、绝对车速等参数对超车过程中车辆气动特性的影响规律以及车辆之间气动干扰的作用机理。利用先进的动网格技术实现了汽车超车过程的三维非稳态数值模拟。研究表明:在超车过程中,流场和压力场都会随着车辆之间纵向相对位置的不同而不断变化;为了确保安全超车,必须保证两车之间有安全的横向间距;相对车速对超车过程中主超车的影响较小,而对被超车的影响很大;相对车速相同时,绝对速度较高的两辆车在超车过程中彼此产生的瞬态气动干扰较大。

论文目录

• 提要
• 第1章 绪 论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 研究方法
• 1.3.1 稳态超车研究方法
• 1.3.2 非稳态超车研究方法
• 1.3.3 本文的研究方法
• 1.4 主要研究内容
• 第2章 数值模拟研究基础
• 2.1 数值模拟理论基础
• 2.1.1 基本概念和术语
• 2.1.2 汽车外流场的基本假设
• 2.1.3 基本控制方程
• 2.1.4 常用数值模拟方法
• 2.1.5 数值模拟过程
• 2.2 汽车外流场数值模拟
• 2.2.1 几何模型
• 2.2.2 计算域
• 2.2.3 网格模型
• 2.2.4 求解器的比较与选择
• 2.2.5 离散格式的选取
• 2.2.6 湍流模型的比较与选择
• 2.2.7 近壁区的处理
• 2.2.8 收敛判据
• 2.2.9 并行计算平台
• 2.3 本章小结
• 第3章 数值模拟与风洞试验的对比
• 3.1 试验模型
• 3.2 汽车风洞
• 3.3 汽车风洞试验准则
• 3.4 汽车风洞试验
• 3.4.1 天平测力试验
• 3.4.2 压力分布试验
• 3.4.3 激光粒子测速试验（PIV）
• 3.4.4 烟流法
• 3.4.5 油膜法
• 3.4.6 表面丝带法
• 3.4.7 网格丝带法
• 3.5 数值模拟与风洞试验的对比
• 3.5.1 气动力系数的对比
• 3.5.2 车身表面压力分布的对比
• 5.5.3 数值模拟结果与PIV测速结果的对比
• 3.5.4 数值模拟结果与烟流法的对比
• 3.5.5 数值模拟结果与油膜法的对比
• 3.5.6 数值模拟结果与表面丝带法的对比
• 3.6 本章小结
• 第4章 两车相对位置对超车过程的影响
• 4.1 稳态超车模型的建立
• 4.2 稳态超车过程的数值模拟
• 4.2.1 计算域与网格划分
• 4.2.2 求解设置
• 4.2.3 y+值的大小
• 4.2.4 收敛情况
• 4.3 纵向相对位置对超车过程的影响
• 4.3.1 气动力的变化
• 4.3.2 流场的变化
• 4.3.3 对交通控制的建议
• 4.4 横向相对位置对超车过程的影响
• 4.4.1 气动力的变化
• 4.4.2 流场的变化
• 4.4.3 对交通控制的建议
• 4.5 数值模拟与风洞试验的对比
• 4.6 本章小结
• 第5章 车速对超车车辆瞬态气动特性的影响
• 5.1 车速对气动力的影响
• 5.2 非稳态超车模型的建立
• 5.3 非稳态超车过程的数值模拟
• 5.3.1 动网格技术
• 5.3.2 非稳态超车的动网格策略
• 5.3.3 计算域和计算网格
• 5.3.4 求解设置
• 5.3.5 数值模拟过程
• 5.4 非稳态和稳态超车的比较
• 5.4.1 气动力的比较
• 5.4.2 流场的比较
• 5.5 相对车速对非稳态超车过程的影响
• 5.5.1 气动力的比较
• 5.5.2 相对车速对超车过程的影响
• 5.5.3 非稳态流场的比较
• 5.5.4 对交通控制的建议
• 5.6 绝对车速对非稳态超车过程的影响
• 5.6.1 气动力的比较
• 5.6.2 非稳态流场的比较
• 5.6.3 对交通控制的建议
• 5.7 本章小结
• 第6章 全文总结
• 6.1 本文研究工作和结论
• 6.2 本文创新点
• 6.3 展望
• 参考文献
• 攻博期间发表的学术论文及其它成果
• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT