载货汽车侧裙板风致振特性的数值模拟研究

《载货汽车侧裙板风致振特性的数值模拟研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号：U463.85+1单位代码：10183研究生学号：2015422100密级：公开吉林大学硕士学位论文（学术学位）载货汽车侧裙板风致振特性的数值模拟研究NumericalSimulationofWind-inducedVibrationCharacteristicsofSideSkirtsofTrucks作者姓名：张景银专业：机械工程（车身工程）研究方向：汽车空气动力学指导教师：靳春宁副教授培养单位：汽车工程学院2018年6月载货汽车侧裙板风致振特性的数值模拟研究ｔｏｆ－Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ

2、ＳｉｍｕｌａｉｏｎＷｉｎｄｉｎｄｕｃｅｄＶｉｂｒａｔｉｏｎＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＳｉｄｅＳｋｉｒｔｓｏｆＴｒｕｃｋｓ作者姓名：张景银专业名称：机械工程（车身工程）指导教师：靳春宁副教授学位类别：工学硕士答辩日期：２０１８年月如日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租ｖ改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则

3、，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕士学位论文原创性声明：本人郑重声明所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研宄做出重要贡献的个人和集体。，均己在文中以明确方式标明本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：３＾１日期＜７日：２４？丨￥年“月摘要载货汽车侧裙板风致振特性的数值模拟研究近些年高速公路快速发展，汽车行驶速度不断

4、提高，载货汽车成为城际之间货物运输的主要手段，但是随之而来的空气动力学问题也越来越被人们所关注，当货车行驶在复杂的交变侧风或由错综复杂的道路条件产生的人工阵风工况下，位于货车货箱两侧的裙板会受到交变载荷的作用，裙板与货箱连接处容易产生疲劳损伤，对货车行驶安全性产生威胁，因此对货车裙板在有无侧风环境下进行风致振特性研究具有重要意义。导致裙板振动的原因包括路面不平、汽车本身的机械振动以及风致振，其中由于风致振产生的周期性载荷是裙板连接处产生疲劳损坏的主要原因。本文提出采用双向耦合与单向耦合对比分析方法来研究

5、不同工况下裙板的风致振问题，研究内容分别为平板风致振基础研究、有无侧风下裙板风致振特性分析以及不同工况参数对裙板风致振特性的影响三个部分。本文采用CFD软件(Fluent)进行流场分析，采用瞬态结构仿真模块(TransientStructure)进行固体结构分析，两者在耦合模块下实现耦合协同仿真的数据交换。选用二维圆柱模型来研究不同雷诺数下圆柱绕流的流动机理，发现在亚临界区随着雷诺数的增加，圆柱绕流的尾流流动特性越来越不稳定，同时出现规则性的旋涡脱落因而也会呈现相应的单一涡脱频率。随后通过单向耦合与双向

6、耦合方法进行了简单的流固耦合数值仿真计算，结果发现：流体流经钝体表面时发生边界层分离，导致钝体两侧不断产生周期性交替脱落的旋涡，从而使得尾流处的平板不断受到脱落旋涡的影响，平板两侧产生压力差进而产生脉动载荷，致使固体平板受到交变应力影响。其次，根据有无侧风工况下不同流体域的建立以及不同边界条件的设置，对货车裙板在有无侧风工况下进行数值仿真分析。在无侧风工况下，本文通过对比单向耦合与双向耦合方法得到的裙板周围流场结构、裙板表面压力分布以及裙板结构位移响应，总结两种方法存在差异的原因，从而找到最佳的流固耦合

7、数值求解方法。在强侧风工况下，本文通过探究裙板内外流场结构，分析迎风侧与背风侧裙板表面压力分布，并结合裙板模态分析的结果以及裙板结构的位移响应，从流场变化与固体结构响应两方面来分析货车裙板风致振规律。I最后，本文研究不同工况参数对裙板风致振特性的影响，在无侧风行驶工况下，考察在不同行驶速度下裙板压力分布以及结构响应的变化，分析货车行驶速度对裙板风致振特性的影响。在强侧风工况通过改变横向风速，对三种工况下的流场进行数值模拟，从而得到横向风速对裙板风致振性的影响，并比较了行驶速度与横向风速对裙板风致振特性的

8、影响大小。结果表明:无侧风工况下，裙板振幅随着车速的增加而倍增，说明此速度区间流经货车底部突出物产生的涡脱落对裙板振动影响较小，主要受风场强度的影响。在强侧风工况下，裙板结构的低频幅值是衡量裙板形变大小的重要指标，侧风速度的变化相较于行驶速度变化对裙板结构变形的影响更大。关键词：流固耦合，风致振，汽车空气动力学，数值仿真，模态分析IIAbstractNumericalSimulationofWind-inducedVibrationChar