模型比例和风洞截面对汽车气动性仿真影响的研究.pdf

模型比例和风洞截面对汽车气动性仿真影响的研究 张海 滨 上海海马汽车研发有限公司， 上海2 0 1 2 0 【 摘要】 模型比例和风 洞截面对汽车流场产生影响。 应用F L U E N T 软件， 分别对不同的车模比 例和风 洞截面形状进行气动性能仿真。结果表明 阻塞比在一定范围内， 汽车气动参数变化平缓 ； 选用不同的阻塞 比在 三种典型风洞模型中进行仿真计算 ， 结果相差很大； 闭式风洞的阻力系数较开式风洞高， 开式风洞的升力系数较 闭式风洞高。 【 A b s t r a c t 】 M o d e l p r o p o r ti o n a n d w i n d t u n n e l s e c t io n h a s i n fl u e n c e t o a u to m o t iv e fl o w fi e l d ． T h e d i f f e r e n t mo d e l p r o p o r t i o n a n d w i n d t u n n e l s e c t i o n a r e s i mu l a t e d r e s p e c t i v e l y b y a p p l i c a t i o n o f F LUENT．T he r e s u l t s s h o w t ha t t h e a u t o mo t i v e p n e uma t i c p a r a me t e r c h a n g e s g e n t l y i n a c e rta i n r a n g e o f c l o g g i n g r a t i o；t h e s i mu l a t i o n r e s u l t s o f 3 t y pi c a l wi n d t u n n e l mo de l s i n d i f f e r e n t c l o g g i n g r a t i o are d i f f e r e n t ；t h e c o e ffic i e n t o f d r a g o f t he c l o s e wi nd t u n n e l i s h i g h e r，a n d t h e c o e ffi c i e nt o f l i f t o f t h e o p e n wi n d t u n ne l i S h i g h e r ． 【 主题词】 空气动力学风洞汽车 0 引言 空气动力学特性直接影响汽车 的动力性 、 经 济性、 操纵稳定性和乘 坐舒适性 。风洞试验是研 究汽车空气动力学的传统而有效的方法。但风洞 建设投资大、 试验周期长 ， 且难 以模拟汽车表面细 节 、 车轮转动、 内流等复杂条件⋯。随着计算机和 计算技术的迅速发展而兴起 的数值仿真方法为汽 车空气 动力 学 的研究 开辟 了新的途 径。典型 的 C F D软件 F L U E N T就可以模拟车身细节、 内流等 复杂条件 。 风洞试验段截面是影响汽车风洞试验 的重要 因素 ， 选择试验段截面的一般原则 在满足试验要 求的前提下 ， 采用最小横截 面面积， 以减小鼓风驱 动功率； 在给定横截面面积的情况下， 其截面形状 应尽可能复现汽车模型的绕流特性 ， 以使洞壁干 收稿 日期 2 0 1 0一 叭 一o 4 上海汽车2 0 1 0 ． 0 3 扰降至最低 。通过不同车模 比例和风洞截面形 状的仿真计算 ， 期望找到与汽车模型相匹配的风 洞截面形状。 1 模型前处理 1 ． 1 实车模型与 C A T 模型 图 1为参照的实车模型。 图 1 实车模型 2 7 图 2为建立的 C A T I A模型。 图 2 C A T I A模型 从图 1 和 图 2的对 比中可以发现 C A T I A模 型的外型轮廓 基本 与实车模型接近 ， 因此用合适 的仿真手段得出的结果是比较可信的。 1 ． 2 建立模拟风洞 模拟风洞要 满足 车头前部 空间取车长 的 3 倍 ， 车尾后部空间取车长的 5倍 ， 车顶上部空间取 车高的5倍 ， 车侧部空间取车宽 的5倍 ， 这样才能 减小洞壁 干扰 J 。常见 的风洞试验段 截面形状 有 非对称切角矩形， 半圆形和对称切角矩形。 1 ． 3 网格划分 本文采用 混合 网格技 术对风 洞进行 空间划 分 ， 距车身较远的地方采用结构 网格， 车身表面和 车身周围采用非结构 网格 ， 结构和非结构 网格过 度均匀。图3为车身 网格分布示意图。 图3 车身网格分布示意图 2 计算方法和边界条件 2 ． 1 计算方法 通常状态下， 轿车的最高速度小于 4 0 0 k m ／ h ， 即小于 1 ／ 3声速。因此车身表面的流动认为是定 常不可压缩流动 ， 空气介质的物性参数恒为常数。 考虑到汽车复杂外形引起的分离现象， 按湍流处 理 。其控制方程组如下 连续方程 v V 0 1 28 动量方程 V7 V一 业 v 2 d P P 式中， 为速度矢量， P为压力 ， |p为空气密度 ， 1 ． 2 2 5 k g ／ m ， 为空气动力粘性系数 ， 1 ． 8 1 X 1 0 k g ／ m S 。湍流模型采用 R N G湍流模型 J ， 控制 界面的物理量用二 阶迎风差分格式获得 ， 并运用 S I M P L E C压力修正法进行迭代 。 2 ． 2 边界条件 风洞人 口为 速度人 口边界条 件， 车速 为 1 0 0 k m ／ h 2 8 m ／ s ， 方 向垂直入 口面 ， 人 口处的湍流度 设为 0 ． 5 ％， 因为湍流度较小 ， 故将湍流粘性系数 和层流粘性系数之 比设为 1 0 。出口为压力 出口边 界条件， 大小为标准大气压。 3 模型 比例和风洞截面形状 的仿真 分析 3 ． 1 模型比例的影响 通过汽车模型比例 的变化来改变 阻塞 比 汽 车正面投影面积与风洞试验段横截面积 比 ， 考虑 到阻塞 比小 于 5 ％[ 3 1 ， 取 汽车模 型 比例 为 0 ． 2 、 0． 2 2 51 0 ．2 51 0 2 7 5 0 3 0 ．3 2 5 0 ．3 5 0． 4 0 4 5 ． 0 ． 5 、 0 ． 5 5 、 0 ． 6 、 0 ． 6 5 、 0 ． 6 5 9进行仿真 ， 选用试验段 截面形状为非对称切角矩形 的风洞模 型， 如图 4 所示。表 1为不 同阻塞 比的仿真结果。其 中 Hl 为汽车模型高度 ， H 2为风洞模型高度。 图4 截面形状为非对称切角矩形的风洞模型 图5和 6为不 同阻塞 比的阻力系数和升力系 数。结合表 1 ， 阻力 系数随阻塞比增大而增大 ， 阻 塞比在 0 ． 8 7 ％ ～1 ． 2 2 ％和4 ． 1 5 ％ ～ 4 ． 8 7 ％之间变 化平缓 ， 阻力系数最大差距 为 阻塞比为 5 ％较阻 塞比为 0 ． 4 6 ％ 高 出近 7 ％。升力系数 变化较复 杂 ， 阻塞 比小于1 ． 0 4 ％较阻塞 比大于1 ． 0 4 ％变化 f 海汽车2 0 1 0 ． 0 3 表 1 不同阻塞 比的仿真 结果 汽车模 Hl ／ H 2 阻塞 比 ％ 阻力 N 阻力中 阻力 中 阻力系数 升力中 升力 中 升力 系数 型比例 粘性力 N 压力 N C D 升力 N 粘性力 N 压力 N C L O． 2 0． 0 7 8 0． 4 6 2 3 ． 5 6 2． 6 4 2 0 ． 9 2 0． 2 4 2 2 8． 9 0 0． 1 5 8 ． 7 5 0 ． 0 91 5 0． 2 2 5 0 ． 0 8 8 0． 5 8 2 9 ． 8 5 3． 2 5 2 6 ． 6 O O． 2 4 2 3 l 2 ． 4 5 0． 2 O 1 2 ． 2 5 0 ． 1 01 0 O． 2 5 O ． O 9 8 O． 7 3 3 6 ． 91 4． O 2 3 2 ． 8 9 0． 2 4 2 6 1 5 ． 7 9 O． 2 8 l 5 ． 5l 0 ． 1 0 3 8 0． 2 7 5 0 ． 1 0 7 O． 8 7 4 5． 1 1 4． 8 7 4 0． 2 4 0． 2 4 5 l 1 8 ． 0 7 0． 3 4 1 7． 7 3 0 ． O 9 8 2 0． 3 O ．1 l 7 1 ． 0 4 5 3 ． 8l 5． 7 4 48 ． 0 7 0． 2 4 5 7 l 9． 1 6 0． 3 7 1 8 ． 7 9 0 ． 0 8 7 5 0． 3 2 5 0 ． 1 2 7 1 ． 2 2 6 3． 1 6 6． 6 4 5 6． 5 2 0． 2 4 5 7 2 2． 8 5 0． 4 2 2 2． 4 3 0． 0 8 8 9 0 ． 3 5 O ． 1 3 7 1 ． 4 1 7 3． 5 7 7． 6 7 6 5． 9 0 0． 2 4 6 8 2 9． 1 2 0． 4 6 2 8． 6 6 0． O 9 7 7 O ． 4 0． 1 5 6 1 ． 8 4 9 6． 7 6 9 ． 9 9 8 6． 7 7 0． 2 48 5 3 6． 1 0 0． 6 2 3 5． 4 8 0． O 9 2 7 0 ． 4 5 0． 1 7 6 2 ． 3 3 1 2 3． 2 6 1 2 ． 4 9 1 1 0． 7 7 0 ． 2 5 01 4 7． 4 6 0 ． 7 9 4 6． 6 7 0． 0 9 6 3 O ． 5 0． 1 9 5 2 ． 8 8 l 5 3． 4 6 1 5 ． 4 5 1 3 8． 0l 0 ． 2 5 2 2 5 9． 7 6 0． 9 8 5 8． 7 8 O． O 9 8 2 0 ． 5 5 O． 2l 5 3 ． 4 9 1 8 6． 6 3 1 8 ． 51 1 6 8． 1 2 0 ． 2 53 5 6 6． 6 9 1 ． 21 6 5 ． 4 8 O． O 9 0 6 0 ． 6 0． 2 3 4 4 ． 1 5 2 2 5 ．1 8 2 2． 1 6 2 0 3 ． O 2 0 ． 2 5 7l 8 3． 9 6 1 ． 4 6 8 2 ． 5 O O． O 9 5 9 O． 6 5 0． 2 5 4 4． 8 7 2 6 4 ． 9 4 2 5． 9 6 2 3 8 ． 9 8 0 ． 2 5 7 7 9 5 ． 9 4 1 ． 6 7 9 4 ． 2 7 O． O 9 3 3 0 ． 6 5 9 0． 2 5 7 5 ． 0 o 2 7 3 ． 2 2 2 6． 61 2 4 6 ． 6 1 0． 2 5 9 0 9 7 ． 9 8 1 ． 7 6 9 6 ． 2 2 O． O 9 2 9 明显， 升力系数最大差距为 阻塞 比为 0 ． 7 3 ％较阻 大引起的。 塞 比为 1 ． 0 4 ％高出约 2 7 ％ 。阻塞 比为 1 ． 0 4 ％ ～ 1 ． 2 2 ％和 4 ． 1 5 ％ ～ 4 ． 8 7 ％ 的气 动参数变化较平 缓。 U 一 圜 0 U 一 索 图 5 不 同阻塞 比的阻力系数 图 6 不同阻塞 比的升力 系数 图 7为不同阻塞 比的阻力及其 中的粘性力和 压力。三者随阻塞 比的增大而增大 ， 阻力 中的粘 性力增大趋势没有阻力和阻力中的压力 明显 ， 可 见阻力的快速增大主要是 由阻力 中的压力快速增 上海汽 车2 0 1 0 ． 0 3 0 ．4 6 1 ． 4 6 2 ． 4 6 3 ．4 6 4 ． 4 6 5 ．4 6 阻塞比 ％ 图 7 不同阻塞比的阻力及其 中的粘性力和压力 图 8为不同阻塞 比的升力及其中的粘性力和 压力。三者随阻塞 比的增 大而增大 ， 升力 中的粘 性力增大趋势没有升力 和升力 中的压力 明显 ， 可 见升力的快速增大主要是 由升力中的压力快速增 大引起的。 图8 不同阻塞比的升力及其中的粘性力和压力 2 9 3 ． 2 风洞截面形状的影响 图 9是试验段截面形状为半圆形和对称切角 矩形的风洞模型。 一一 图9 截面形状为半圆形和对称切角矩形的风洞模型 选 取 阻 塞 比 为 0 ． 4 6 ％、0 ． 5 8 ％、1 ． 0 4 ％ 、 1 ． 2 2 ％、 4 ． 1 5 ％、 4 ． 8 7 ％进行仿真。表 2和3为仿 真 结 果。 阻 塞 比 为 0 ． 4 6 ％、 0 ． 5 8 ％ 、1 ． 0 4 ％、 1 ． 2 2 ％时， 对称切 角矩形 和非对称切角矩形 的阻 力系数较接 近； 阻塞比为 4 ． 1 5 ％、 4 ． 8 7 ％时 ， 半圆 形和非对称切角矩形的阻力系数较接近。最小差 距 阻塞比为 1 ． 2 2 ％时 ， 对称切角矩形 的阻力系数 比非对称切角矩形高 出约 0 ． 7 ％； 最大差距 阻塞 比为 4 ． 8 7 ％时， 对称切角矩形 的阻力系数 比非对 称切 角 矩 形 高 出近 1 4 ％。阻 塞 比为 0 ． 4 6 ％、 0 ． 5 8 ％ 、 1 ． o 4 ％时 ， 对称切角矩形和非对称切角矩 形的升力系数较接近； 阻塞 比为 1 ． 2 2 ％、 4 ． 1 5 ％、 4 ． 8 7 ％时 ， 半 圆形和非对称切 角矩形 的升力 系数 较接近。最小差距 阻塞比为 1 ． 2 2 ％时， 半圆形的 升力系数 比非对称切角矩形高出约 0 ． 2 ％； 最大差 距 阻塞比为 4 ． 8 7 ％时 ， 半圆形的升力系数比非对 称切角矩形高出约 1 1 ％。 表 2 三种风洞截面形状的阻力系数 0． 4 6％ 0． 5 8 ％ 1 ． 0 4％ 1 ． 2 2％ 4． 1 5 ％ 4． 8 7 ％ 非对称切角矩形 0 ． 2 4 2 2 O ． 2 4 2 3 0 ． 2 4 5 7 0 ． 2 4 5 7 0 ． 2 5 7 1 0 ． 2 5 7 7 半 圆形 0 ． 2 4 5 6 0 ． 2 4 6 8 O ． 2 5 1 O 0 ． 2 4 9 8 0 ． 2 5 3 9 O ． 2 6 o 4 对称切角矩形 0 ． 2 3 9 3 0 ． 2 3 9 4 0 ． 2 4 7 7 0 ． 2 4 7 4 O ． 2 9 O 7 0 ． 2 9 3 7 表 3 三种风洞截面形状的升 力系数 } 0． 4 6％ O． 5 8％ 1 ． 04 ％ 1 ． 2 2％ 4． 1 5％ 4． 8 7％ 非 对称 切角 矩 形 l0 ． 0 9 1 5 0 ． 1 0 1 0 O ． O 8 l 5 0 ． 0 8 8 9 0 ． O 9 5 9 0 ． o 9 3 3 半圆形 】 0 ． 1 0 1 7 0 ． 0 9 3 4 0 ． 0 9 3 9 0 ． 0 8 9 1 0 ． O 9 7 3 0 ． O 9 3 8 对称切角 矩形10 ． 0 8 2 6 0 ． O 9 7 4 0 ． 0 8 3 5 0 ． 0 8 7 l 0 ． 1 0 4 7 0 ． 1 0 2 9 3 ． 3 开式风洞的影响 开式风洞是与闭式风洞相对应 的， 图 l 0为建 立的开式风洞模型。选用的阻塞 比为 1 ． 0 4 ％ ， 表 3 0 4给出了开式风洞与闭式风洞的气动参数， 阻力系 数 闭式风洞比开式风洞高 1 ． 8 ％； 升力系数 开式 风洞 比闭式风洞高 1 2 ． 5 ％。 图 l 0 开式风洞模型 表 4 开式风洞与闭式风洞的气动参数 阻力系数 c 。 升力系数 C L 闭式风洞 O ． 2 4 5 7 0 ． 0 8 1 5 开式风洞 0 ． 2 4 l 4 0 ． 0 9 1 7 4 三种简易车模的仿真分析 4 ． 1 汽车最初设计模型 图 l l 为汽车最初设计模型。 图 1 1 汽车最初设计模型 选取的阻塞 比与表 1相同， 表 5为汽车最初 设计模型的气动参数 。阻塞 比在 1 ． 2 2 ％ 一1 ． 8 4 ％ 的阻力系数变化平缓 ， 阻力系数最大差距 阻塞 比 为2 ． 8 8 ％较阻塞比为0 ． 8 7 ％高出约8 ％。阻塞比 在 1 ． 2 2 ％ ～1 ． 8 4 ％和 2 ． 8 8 ％ 一 3 ． 4 9 ％的升力系数 变化平缓 ， 升力系数最大差距 阻塞 比为 1 ． 8 4 ％较 阻塞 比为 4 ． 8 7 ％低约 3 3 ％。综上分析 ， 阻塞 比在 1 ． 2 2 ％ 一 1 ． 8 4 ％的气动参数变化较平缓。 4 ． 2含后视镜模型 图 1 2 为含后视镜模型。 上海汽车2 0 1 0 ． 0 3 表 5 汽车最初设计模型的气动参数 阻塞比 ％ 阻力 N 阻力系数 c D 升力 N 升力系数 C L 0． 4 6 l 8． 6 2 O ． 1 8 9 2 2 4． 3 5 一O． 2 4 7 5 O ． 5 8 2 3． 6 l O ． 1 9 0 2 3 2． 5 2 0． 2 6 1 9 0 ． 7 3 2 9 ． 3 8 0． 1 9 2 2 4 5． 9 9 一O ． 3 o 0 8 0 ． 8 7 3 4 ． 7 2 0． 1 8 8 7 4 9． 7 0 0 ． 2 7 0 2 1 ． 0 4 4 3 ． 2 3 0． 1 9 6 7 5 6． 1 4 0 ． 2 5 5 4 1 ． 2 2 5 1 ． 2 4 0． 1 9 8 5 81 ． 2 3 一O ． 3 1 4 7 1 ． 41 5 9 ． 2 5 0． 1 9 8 9 9 5． 2 2 一O． 31 9 7 1 ． 8 4 7 7． 71 0． 1 9 8 6 1 2 7 ． 9 1 0． 3 2 6 9 2． 3 3 9 7． 5 3 0． 1 9 7 8 1 3 8 ． 7 6 0． 2 8l 5 2． 8 8 1 2 4． o 6 O ． 2 O 4 6 1 8 6． 4 6 0． 3 o 7 5 3． 4 9 1 4 6． 1 0 0 ． 1 9 8 8 2 2 4． 4 2 0． 3 0 5 4 4． 1 5 1 7 4． 2 9 0 ． 1 9 9 0 2 4 0． 3 5 0． 2 7 4 5 4． 8 7 1 9 8 ． 3 2 0 ． 1 9 2 8 2 5 3． 6 3 0 ． 2 46 5 5． 0 0 2 01 ． 7 8 0 ． 1 91 1 2 7 0． 1 l 一0 ． 2 5 5 8 图1 2 含后视镜模型 选取的阻塞 比与表 1相 同， 表 6为含后视镜 模型 的气动 参数 。 阻塞 比在0 ． 5 8 ％ ～0 ． 8 7 ％ 、 表 6 含后视镜模型的气动参数 阻塞 比 ％ 阻力 N 阻力系数 C D 升力 N 升力系数 c L 0． 4 6 1 6． O 2 0 ． 1 6 3 2 2 4 ． 9 3 0． 2 5 4 0 0． 5 8 2 0． 6l 0 ． 1 6 5 6 2 9 ． 7 8 0． 2 3 9 3 O． 7 3 2 5． 3 O 0 ． 1 6 5 7 3 6 ． O 6 0． 2 3 6 l O． 8 7 3 O． 4 4 0 ． 1 6 5 4 43 ． 0 9 0． 2 3 4 2 1 ． 0 4 3 7． 8 6 O ． 1 7 2 4 45 ． 9 6 一O． 2 O 9 2 1 ． 2 2 4 3． 7 3 O ． 1 6 8 7 63 ． 7 6 0． 2 4 6 0 1 ． 4 1 5 0． 1 8 0 ． 1 6 7 8 7 0． 7 8 0． 2 3 6 7 1 ． 8 4 6 9 ． 2 5 O． 1 7 7 3 一l 0 4． 7 5 0 ． 2 6 8 3 2 ． 3 3 8 5 ． 3 9 0． 1 7 2 8 1 3 0． 5 5 0 ． 2 6 4 2 2 ． 8 8 1 0 6 ． 8 2 0． 1 7 5 1 一l 6 6． 6 7 0 ． 2 7 3 2 3 ． 4 9 l 2 9 ． o o 0． 1 7 4 7 2 0 3． 8 1 0 ． 2 7 6 1 4 ． 1 5 1 5 6 ． 1 2 0． 1 7 7 6 2 3 4． 8 2 0 ． 2 6 7 3 4 ． 8 7 1 7 4． 7 0 0． 1 7 0 8 2 5 7． 6 9 0 ． 2 5 2 0 5 ． 0 o 1 8 4． 1 2 0． 1 7 4 6 2 6 3． 9 9 0 ． 2 5 0 4 上海汽车2 0 1 0 ． 0 3 1 ． 2 2 ％ ～1 ． 4 1 ％和 2 ． 8 8 ％ 一 3 ． 4 9 ％ 的阻力系数变 化平缓 ， 阻力系数最大差距 阻塞 比为 4 ． 1 5 ％较阻 塞比为 0 ． 4 6 ％高 出近 9 ％。阻塞 比在 0 ． 5 8 ％ 一 0 ． 8 7 ％、 2 ． 8 8 ％ ～3 ． 4 9 ％ 和 4 ． 8 7 ％ ～5 ． O 0 ％ 的升 力系数 变化平缓 ， 升力 系数最大差距 阻塞 比为 3 ． 4 9 ％较阻塞 比为 1 ． 0 4 ％低约 3 2 ％。综上分析 ， 阻塞比在 0 ． 5 8 ％ ～ 0 ． 8 7 ％和 2 ． 8 8 ％ ～ 3 ． 4 9 ％的气 动参数变化平缓。 4 ． 3 含车轮模型 图 l 3为含车轮模型。 图1 3 含车轮模型 选取的阻塞 比与表 1相 同， 表 7为含车轮模型 的 气动参数。阻塞 比在 0 ． 4 6 ％ 一 0 ． 7 3 ％和 3 ． 4 9 ％ ～ 4 ． 1 5 ％的阻力系数变化平缓， 阻力系数最大差距 阻 塞 比 为 5 ％ 较 阻 塞 比 为0 ．7 3 ％ 高 出 近1 2 ％ 。 阻塞 比在0 ． 4 6 ％ 一0 ． 7 3 ％ 、 2 ． 3 3 ％ 一 表 7 含车轮模型的气动参数 阻塞 比 ％ 阻力 N 阻力系数 C D 升力 N Y ／ -J 系数 C L 0． 4 6 2 1 ． 2 2 0． 21 6 l 2． 8 1 0． 0 2 8 6 O． 5 8 2 6． 8 7 0 ． 2 l 6 3 3 ． 8 1 0． 0 3 0 7 0． 7 3 3 3． 1 l 0 ． 21 6 0 5． O 3 0． 0 3 2 8 0． 8 7 4 0． 7 5 ． O ． 2 l 9 8 3 ． 6 4 0． 0 1 9 6 1 ． 0 4 4 8． 9 3 0 ． 2 21 8 2． 5 O O． Ol 1 3 1 ． 2 2 5 7． 8 1 O ． 2 2 4 O 7． 3 7 0． 0 2 8 6 1 ． 4 1 6 6． 8 O 0 ． 2 2 5 4 9． 0 2 0 ． 0 3 0 5 1 ． 8 4 8 9． O 2 0 ． 2 2 7 9 8． 4 2 0 ． 0 2 1 6 2 ． 3 3 1 1 】 ． 7 5 0 ． 2 2 8 9 1 4， O 1 0 ． 0 2 8 7 2． 8 8 1 41 ． 7 6 0． 2 3 2 6 1 6 ． 8 O 0． 0 2 7 6 3． 4 9 1 7 2 ． 7 4 0． 2 3 6 3 1 9 ． 3 4 0． 0 2 6 4 4． 1 5 2 0 5 ． 3 9 0． 2 3 6 7 21 ． 8 6 0． 0 2 5 2 4． 8 7 2 4O ． 0 9 0． 2 3 3 8 3 3 ． 2 l 0． 0 3 2 3 5． o o 2 5 4． 4 4 O． 2 4 1 3 3 4 ． 7 9 0． 0 3 3 0 下转第 4 7页 31 虽 幽} 醴 捌 蟋 工作i 隙． 0 ． 0 2 7 “ 0 0 0 ／ 工作游喇 ． O ． 0 2 5 ～ ．o o 2 ．／ ● ／ ／ ／ l 6 0 l 7 0 l 8 O 1 9 0 2 0 0 2l 0 2 2 0 2 3 0 2 4 0 2 5 0 锁紧扭矩 O q m1 图5 锁紧扭矩与轴承滚道变形量关系图 4 结语 轿车轮毂轴承游隙是决定轴承性能和寿命的 重要因素。本文 以轿车后轮二代轴承为例 ， 深人 剖析了轴 承游隙与预 紧力 的匹配原则 和设计 方 法。并通过对该 二代轴 承游 隙与预紧力优 化设 计， 提高了轴承的使用寿命， 改善了整车行驶稳定 性和操控性 ， 同时达到 了提高整车燃油经济性的 目的。 参考文献 l 日 冈本纯三， 球轴承的设计计算[ M] ． 北京 机械工业 出版社 ， 2 0 0 3， 3 1 5 - 2 1 ． 2 刘泽九， 贺士荃， 刘晖， 滚动轴承应用[ M] 北京 机械工业 出版社 ， 2 0 0 7， 3 4 1 3 42 1 ． 3 濮 良贵 ， 纪 名刚 ， 机械 设计 [ M] 北京 高等 教育 出版 社 ， 2 0 0 1 ， 6 6 0 I 8 3 ． 上接第 3 l页 4 ． 1 5 ％和 4 ． 8 7 ％ 一 5 ． 0 0 ％ 的升力 系数变化平缓 ， 升力 系 数最 大差 距 阻塞 比为 5 ％ 较 阻 塞 比 为 1 ． 0 4 ％高出近 1 9 2 ％ 。综上分析 ， 阻塞 比在 0 ． 4 6 ％ 一 0 ． 7 3 ％的气动参数变化较平缓 。 5 结论 1 模型比例 选取多个不超过 5 ％ 的阻塞 比 进 行 仿 真 计 算 ， 阻 塞 比 为 1 ． 0 4 ％ ～1 ． 2 2 ％ 和 4 ． 1 5 ％ ～ 4 ． 8 7 ％的气动参数变化较平缓。阻塞 比 为 5 ％的阻力系数较阻塞 比为 0 ． 4 6 ％高出近 7 ％ ， 阻塞 比为 0 ． 7 3 ％的升力系数较阻塞 比为 1 ． o 4 ％高 出约 2 7 ％ ， 可见阻塞 比小于 5 ％的气动参数相差 仍然很大。 2 风洞截面形状 阻塞比小 ， 对称切角矩形 和非对称切角矩形的气动参数较接近； 阻塞 比大， 半圆形和非对称切角矩形的气动参数较接近。 3 选用阻塞比为 1 ． 0 4 ％进行仿真计算， 闭式 风洞的阻力系数比开式风洞高 1 ． 8 ％； 开式风洞的 升力系数 比闭式风洞高 1 2 ． 5 ％。 上海 汽车2 0 1 0 ． 0 3 4 三 种 简易 车模 的仿真‘ 分 析 阻 塞 比为 1 ． 2 2 ％ ～1 ． 8 4 ％的汽车最初设计模型气动参数变 化较平缓； 阻塞 比为 0 ． 5 8 ％ 一0 ． 8 7 ％和 2 ． 8 8 ％ ～ 3 ． 4 9 ％的含后视镜模型气动参数变化较平缓 ； 阻 塞比为 0 ． 4 6 ％ 一 0 ． 7 3 ％的含车轮模型气动参数变 化较平缓 。 参考文献 1 张扬军 ， 吕振华 ， 徐石安 ， 等 ．汽车空气动力学数值仿真研 究进展[ J ] ． 汽车工程， 2 0 0 1 ， 2 3 2 8 2 ～ 1 2 9 ． 2 谷 正气 ．汽车 空气动力学 [ M] ．北京 人 民交 通出版社 ， 2 0 0 5 ， 7 ． 3 傅立敏 ． 汽车空气动力学[ M] ．北京 机械工业出版社， 1 9 9 8 ． 4 Ma w L a n f r i t ，De u t s c h l a n d Gmb H． Be s t p r a c t i c e g u i d e l i n e s f o r h a n d l i n g Au t o mo b i l e Ex t e r n a l Ae r o d y n a mi c s wi t h F L UENT ． B i r k e n we g 1 4a 6 4 2 9 5 Da r ms t a d t ／ Ge r ma n y ． 5 S p e z i a l e C G，Th an g a m S ．An My s i s o f a n RNG b a s e d Tu r b u l e n c e Mo d e l f o r S e p a r a t e d F l o w s [ J ] ．I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l of E n g i n e e r - i n g S c i e n c e ， 1 9 9 2 ， 3 0 1 O ． 一 本文为上海汽车工程学会 2 O 0 9年学术年会优秀论文。 4 7 弘 “ 2