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乘用车与相邻车道车辆气动相互作用的风载和表面压力测量

2024-11-12 07:39

与其他近距离车辆的结果


研究Ahmed和MDV模型对DrivAer和AeroSUV模型的接近效应影响,与迄今为止所呈现的数据相比,可初步了解接近效应如何随车辆尺寸和形状而变化。图15和图16分别展示了在更有限的±1倍车长范围内(即Ahmed接近性测试所进行的范围),邻近的Ahmed模型对DrivAer模型和AeroSUV模型的力系数的影响。将这些图与图12的顶部和中间行进行比较,可以得出两个观察结果。首先,这些趋势与DrivAer和AeroSUV对彼此的影响相似。数据表明,峰值影响的位置发生了一些纵向偏移,但可能只有大约四分之一的车长(测试间距的一半)。其次,与先前的研究中所述一致,使用Ahmed接近模型时,这些接近效应会被放大。总体而言,相对于孤立车身载荷,AeroSUV模型的ΔCF增量变化更大,最高可达8%,而DrivAer模型的峰值增量幅度最高可达5%。尽管Ahmed模型的尺寸与DrivAer和AeroSUV相似(长度相同,高度和宽度介于两者之间),但由于其更方正的形状,其体积更大。因此,其局部阻挡效应也更大,并可能对其邻近车辆的压力场产生更大影响。

图17和图18分别绘制了在0°横摆角下,Ahmed模型与DrivAer和AeroSUV模型接近时,表面压力系数与孤立条件下的偏差(ΔCP,iso参数)。将这些结果与图13中DrivAer-AeroSUV系统对应的纵向间距条件进行比较,显示在相对于孤立条件下的表面压力偏差模式上存在很强的相似性,这证实了力系数数据所强调的接近效应相似性。在Ahmed接近的情况下,观察到ΔCP,iso幅度略有增加,其中AeroSUV在X/L = -0.5和0时显示出最大的视觉差异,尽管这些差异可能很小。在X/L = -0.5时,观察到ΔCP,iso幅度整体增加(几乎所有测压点位置的圆圈都变大),而在X/L = 0时,前部显示出较低的ΔCP,iso值(正值更小或负值更大)。这些突出差异略大于0.03 CP的实验不确定性,强调了形状相近但尺寸相近的物体之间,邻近物体形状的影响较小。在其他横摆角下也观察到ΔCP,iso趋势和幅度的相似性,但此处未展示。

当靠近一个更大的物体时,会观察到表面压力发生更大的变化。图19显示了DrivAer模型与MDV模型接近时的ΔCP,iso分布。与之前的图相比,此处的符号大小减半,颜色比例范围加倍,以合理展示影响。此处显示了-10°、0°和10°三个横摆角。根据先前研究中的观察结果,DrivAer模型的阻力系数在这些横摆角下分别变化了+20%、+13%和-16%,同时侧力降低至孤立状态下的一半左右。在所有三个横摆角下,MDV模型的局部阻挡都导致DrivAer模型附近的静压力显著降低,在所有横摆角下都降低了底部压力,从而增加了阻力。在0°横摆角下,当与前表面滞止压力的微小变化相平衡时,这是阻力增加的主要原因。在-10°横摆角下,增加的前内侧角压力与降低的底部压力相结合,导致阻力增加了20%。在10°横摆角下,前表面压力的显著降低克服了底部压力的降低,导致阻力减少了16%。图19中较高横摆角下的ΔCP,iso横向差异解释了侧力系数的降低,在-10°横摆角下产生向外的净推力/吸力,而在10°横摆角下产生向内的力。

MDV接近性力系数结果与Howell等人的研究结果相似,他们通过实验研究了汽车模型相对于重型卡车模型在不同纵向和横向位置以及不同横摆角下的载荷。当前研究仅检查了一个纵向位置,对于相似的相对位置,该位置与Howell等人研究的侧力趋势相匹配,但在阻力系数趋势上存在一些差异。他们的数据表明,只有当汽车的前缘靠近或位于卡车鼻尖前方时,汽车的阻力系数才会增加,而在相似距离的下游则不会。然而,他们的结果表明,随着横摆角从-10°增加到0°再到10°,CD会显著减小,这与当前研究中的观察结果一致,并且当汽车靠近卡车后半部分时,在10°横摆角下,与孤立条件相比,阻力显著降低。要可靠评估当乘用车靠近明显更大的车辆时对其表面压力的影响,需要当前测试设置中的更多位置数据。


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图 15 在横向车道间距为Y/WL = 1.00 的情况下,右车道中DrivAer 的力系数,以及左车道中采用近似艾哈迈德模型的力系数

图 16 在横向车道间距Y/WL = 1.00 的情况下,左侧车道中的AeroSUV 的力系数,右侧车道采用近似的艾哈迈德模型

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图 17 (左)在横摆角为 0°时,DrivAer(右车道)与近邻的 Ahmed(左车道)的地面压力系数偏离孤立车辆条件的偏差,X/L 范围从 -1.0(顶部)到 +1.0(底部)

来源:AutoAero

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