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1、某轿车气动性能试验和仿真研究探究摘要：试验研究了车辆在侧风、机舱风阻、地面效应、轮胎转动等情况影响下的车辆空气动力学性能，测量了车身表面压力系数、风阻系数、侧向力系数及升力系数；通过计算机流体动力学(CFD)仿真与试验相关性研究，总结出了影响CFD分析精度的主要因素。关键词：空气动力学；风阻系数；表面压力系数；相关中图分类号:U467.1+3文献标文献标志码:A文献标DOI：10.3969/j.issn.2095-1469.2012.01.011AerodynamicsTestandCFDResearchofSedanVehiclePeiJia
2、njiel,LiuPeng2(1.MechanicalScieneeResearch&DesignInstituteofHebeiProvince,Shijiazhuang,Hebei050051,China；2.R&DcenterofGreatWallMotorCompany,AutomotiveEngineeringTechnicalCenterofHebeiProvince,Baoding,Hebei071000,China)Abstract:Thispaperpresentstheaerodynamicstestandcomputati
3、onalfluiddynamics(CFD)Simulationofasedancar.Thepaperstudiedtheinfluencesonaerodynamicperformanceconsideringthefactorsofsidewind,engine-hoodresistance,groundeffect,tireturningetc.ThepaperalsomeasuredthecoefficientsCD,CS,CLandthepressurefor16cases,andthemeasurementswerecompare
4、dwithCFDSimulations.Keywords:aerodynamic；coefficientofdrag；pressurecoefficient；correlation汽车低速行驶时，只考虑汽车所受地面阻力就足够了，汽车所受的气动力常常可以忽略；当车速在100 ；km/h时，发动机80%的动力用来克服气动阻力，整车空气动力学性能提高10%,油耗就会降低4%〜5%；当汽车高速会车或有侧向风影响时，由于髙速气流的侧向气动力作用，汽车将会出现操纵稳定性问题，甚至有可能出现严重的交通事故，所以研究车辆的气动性能对提高车辆的动力性、
5、燃油经济性及操控性具有重要意义［1-2］o1空气动力学试验研究世界汽车工业发达国家（如美国、日本、德国等）都十分重视汽车空气动力学理论和试验的研究。风洞试验历来是进行汽车空气动力学研究最传统、最有效的方法。据统计，为获得良好的气动外形，国外每款大批生产的轿车都需经过l ；000 ；h以上的风洞试验［3］。根据SAE ；J1594标准的定义，汽车风洞气动天平的测力中心在汽车模型4轮着地点组成的矩形中心，6个力（矩）分量的正方向如图1所示，气动力系数的定义见表1。其中D为阻力、S为侧向力、L为升力、PM为俯仰力矩、YM
6、为偏航力矩、RM为滚转力矩、为轴距。为验证和优化某轿车的空气动力学性能，在同济大学上海地面交通工具风洞中心的气动-声学整车风洞进行了空气动力学试验，如图2所示。该风洞主要技术参数：喷口尺寸/面积为27 ；m2（宽 ；6.5 ；m,高4.25 ；m）；最大风速为250 ；km/h；62通道压力扫描阀。在选定的汽车表面布置的测压点（62个）可以测量相应位置的表面静压力Ps,无量纲化的压力系数定义不同风速下的风阻系数见表2,风阻系数从80 ；km/h到160 ；km/h减小约0.0
7、05,说明雷诺数效应比较小。2机舱进风阻力及地面效应对车辆风阻系数的影响由于前保险杠进风口的开口大小和格栅角度，散热器、冷凝器及机舱部件对气流的阻力，轮毂的形状及轮胎的花纹，地面效应，气坝的安装高度和形状，尾翼的形状和角度等对车辆的气动性能均有不同程度的影响[1,6],所以本次试验按照表3进行组合试验，以研究路面效应、机舱进风阻力对车辆风阻系数的影响程度。从试验结果来看，路面效应对车辆的风阻系数有0.006-0.01的影响，机舱的进风阻力对风阻系数有比较大的影响，在0.04左右。3侧向风对车辆风阻系数及升力系数的影响由于汽车车身上部和下部气流流
8、速不同，使车身上部和下部形成压力差，从而产生升力和纵倾力矩，气动升力对汽车高速行驶稳定性的影响很重要，即使在无风时，当轿车车速达到160 ；
