第五章(二)货车的气动造型技术分析.ppt

§5－2 货车的气动造型 货车空气动力学的重要性： a、? 货车的设计趋势 船式货箱?厢式货箱转化， 本讲义以厢式货车为主进行讨论。 b、由于该车型迎风面积大、阻力大，在正常的速度区间内 36－61％的发动机功率为空气动力所消耗。若气动阻力下降1％而获得的节油量是小轿车的十几倍。 货车空气动力学愈发受到人们的重视。 一、货车周围的流谱和压强分布 1、?? 流谱 研究流谱的意义：关心的问题主要是阻力问题。 摩擦阻力 阻力 压差阻力───主要部分 诱导阻力 要研究阻力必须熟悉表面的流动情况。 a 、头部：气流受到阻滞或滞止，流速下降压强升高。故在头部存在一个较高压强的正压区，是压差阻力的主要来源。 b、???? 顶部气流：在驾驶室顶缘分离后又附着，在驾驶室顶部向后流动直接冲击厢体高出驾驶室的部分，形成较高压强的正压区，由于该区域产生涡流，正压区借助旋涡而扩大；另一方面，在这一高压作用下部分气流沿间隙向下流动，在厢体下部侧缘向两侧分流，加剧侧缘处的分离；在顶缘形成较大的气流分离区，形成负压，影响稳定性。气流在分离区之后附着向后流动进入尾流。 c 、底部气流：类似于轿车底部的流动，由于离地间隙大，进入底部的气流量相对增多，加之底部粗糙，阻力大P?和侧面V?P?,故侧面下部向上翻卷的螺旋流较强。 d、 侧面气流：侧面气流：对于具有较大曲率的前面板和较大半径圆弧侧缘的驾驶室，由正面向侧面折转的气流平顺，不分离地沿侧面流动，对于前面板曲率较小、侧缘又是棱角的驾驶室，将在侧缘产生气流分离，产生气流分离区，流过这个区域后又附着在驾驶室的侧面向后流动，在驾驶室后缘分离，加之厢体侧缘的影响和间隙处的下行气流，厢体侧缘将诱发较大的气流分离区，又加之底部的上卷旋涡，将在侧面形成较强的螺旋流，对于某些车型这个螺旋流将发展到厢体顶部，如图5－8所示，这种螺旋流将使增大，同时对稳定性构成较大的影响。 e 、尾流：尾流由侧面螺旋流＋上卷旋涡＋下卷旋涡构成，是一个复杂的涡系，使气流能耗加大，加之气流由前到后的不可逆损失，后部将呈现较强的负压。是压差阻力的重要来源。 2、压强分布 如图5－10所示 前部正压区──压差阻力 顶部负压───阻力、稳定性 后部负压─── 压差阻力 3、旋涡对气动性能的影响： a、?? 消耗能量 生成、脱落、旋转均消耗能量，这些能 量消耗均体现为汽车前进的阻力，故旋涡可使增 加。 b、???? 污染：旋涡的旋转将其所携带的尘土抛洒在汽车表 面形成对汽车表面的污染，影响驾乘人员的视线。 c、??? 气动噪声：旋涡在某些部位的生成和脱落将使该部 位的压强交替变化，使之产生高频振动，产生不同 频率的气动噪声。 d、??? 某些部位的旋涡区可使车体产生屏蔽作用，如后述 的厢式货车驾驶室顶部的气流分离区即有这种功能，虽然旋涡本身要消耗能量，但收益大于消耗，净收益可使气动阻力下降。 4、切向力系数：如图5－11所示 其大小和 β有关。由CT的定义β＝0时即 图5－12是几种车型的CT － β曲线，由图知随车辆外形的增大 随β 的增量增大。 二、货车外形对气动力的影响 厢式货车的外形是大同小异的 同──均由厢体和驾驶室构成。 异──造型上的细微差异和尺寸的不同，从而区分出气动性能的优劣，如何处理车型的细微之处，是造型人员施展才能的所在，该部分分为车体基本外形和附加装置进行讨论。该部分为要讨论的第一部分。 1、?? 不同形状驾驶室的气动特性 a、厢型驾驶室 各前缘均是棱角或较小半径的圆弧过渡，因此均有分离，分离区对厢体起着屏蔽作用，避免气流直接冲击厢体，从而避免了厢体上的正压区，单从驾驶室的形状看，气动特性不如流线型的驾驶室，但由于屏蔽作用，使整车的气动特性优于流线型驾驶室的厢式货车。 b、流线型的驾驶室 无分离区或分离区较小，气流在分离区后附着，沿壁面高速流动，直接冲击厢体高出驾驶室的部位，在侧面则冲击宽出驾驶室的部位，使,这种驾驶室自身的气动特性优于厢型驾驶室，整体性能有时不如厢型驾驶室的气动性能。如图5－13所示。 （一）驾驶室的形状 有上述知，驾驶室的设计应和厢体的设计综合考虑，才能获得好的效果。 2、不同形状驾驶室的厢式货车在侧风情况下的气动特性 图4－14示出了两种（厢型和流线型）驾驶室的厢式货车的侧风特性。 a、?? 整车的侧风特性 由图4－14知： β减小：由于厢型驾驶室的导流作用，CT小于流线型驾驶室的厢式货车。 β增大：上述导流罩作用破坏，而驾驶室的气动性能又明显不如流线型驾驶室，随着β增大， CT增加较快，而流线型车增加较