主動進氣格柵(AGS)對汽車風阻特性的影響分析(共7頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上0 前言    車輛空氣動力學特性直接影響車輛的動力性、燃油經(jīng)濟性、操縱穩(wěn)定性、乘坐舒適性和行駛安全性。車輛的氣動阻力與車速的平方成正比，且氣動阻力所消耗的功率和燃油又與車速的立方成正比。因此，通過空氣動力學研究降低氣動阻力、提高燃燒效率，不僅能提高車輛的空氣動力學特性，還可以改善車輛的燃油經(jīng)濟性。    車輛行駛的氣動阻力由壓差阻力、摩擦阻力、誘導阻力、干涉阻力和內流阻力五部分組成。以前主要通過改進車身局部造型改善近車體氣流流動狀況降低壓差阻力。但隨著研究的深入，對汽車局部細節(jié)的改型已日趨成熟，大幅度的降低

2、壓差阻力變得相當困難。研究表明，內流阻力約占汽車總氣動阻力的10%18%，主要是由于氣流通過車輛的冷卻系統(tǒng)引起的。因此，改善發(fā)動機艙內部流場結構作為減阻的方案是合理可行的。    智能格柵是汽車進氣格柵裝置的一種，安裝在散熱器前方的格柵口位置。相對普通的進氣格柵，智能格柵具有可以旋轉90°的電動葉片，可以根據(jù)發(fā)動機水溫的高低及時調整進氣格柵的進氣角度，具有降低汽車風阻系數(shù)、縮短發(fā)動機升溫時間、降低油耗、提高汽車動力性能等特點。如在擁堵路況下低速行駛時，進氣格柵會主動開啟；當車輛在高速道路保持穩(wěn)定速度行駛時，進氣格柵會自動關閉以獲得更好的空氣動力表現(xiàn)，提高

3、燃油經(jīng)濟性。    本文利用star ccm+對某車輛智能格柵不同開啟角度（全關0°、20°、40°、60°、80°、全開90°）的氣動阻力系數(shù)變化進行仿真分析，研究智能格柵對車輛整車風阻系數(shù)及機艙內流動的影口向。1 數(shù)值計算分析    1.1 幾何模型的建立    本文基于某車輛建立了加裝智能格柵的分析模型。模型在建立過程中基本保證了與實車的一致性，包括雨刮器、后視鏡、發(fā)動機艙、底盤、輪胎等復雜的結構。    發(fā)動

4、機艙內部結構十分復雜，存在著許多的油、水、電管道和電纜，為反映發(fā)動機艙內真實的流動特性，本文分析保留了發(fā)動機艙內部結構的真實形狀，并建立計算所用的CAD模型。建模主要考慮了冷卻系統(tǒng)、發(fā)動機體、電器系統(tǒng)、發(fā)動機底護板以及發(fā)動機艙內表面模型等，對于一些對流動影響不大的管道、電線等，只做了適當?shù)暮喕幚?，仍然保留了所有對發(fā)動機艙內部流動分析有影響的幾何特征。發(fā)動機艙內部模型及智能格柵模型如圖1所示。圖1 發(fā)動機艙內部模型及智能格柵模型示意圖    1.2 計算域的確定及網(wǎng)格劃分    為了使計算結果更接近于汽車行駛的真實環(huán)境，對計算域的基本

5、要求就是：計算域的邊界不能對流場形成干涉，也就是說使車輛受到影響的流場完全包括在計算域內。本文仿真采用的計算域為包圍車輛模型的長方體，長約為11倍車長，其中車輛車頭距計算域入口為3倍車長；寬約為11倍車寬；計算域高約為6倍車高，如圖2所示。圖2 計算域示意圖    采用切割體網(wǎng)格(Trimmed Mesh)對整個計算流體域進行網(wǎng)格劃分，對發(fā)動機艙區(qū)域使用密度盒進行加密。整車發(fā)動機艙縱對稱面體網(wǎng)格如圖3所示。圖3 縱對稱面網(wǎng)格示意圖    1.3 邊界條件的設置    由于數(shù)值模擬是在有限區(qū)域內進行，因此在

6、區(qū)域的邊界上需要設置與實際情況相符合的邊界條件。本文仿真模擬計算域邊界條件的設置如表1所示。對于冷凝器和散熱器采用多孔介質模型進行模擬，模型中的關鍵系數(shù)粘性阻力系數(shù)和慣性阻力系數(shù)通過試驗進行獲取。表1 計算域邊界條件設置2 仿真結果分析    對車輛100km/h速度行駛時，智能格柵不同開啟角度（全關0°、20°、40°、60°、80°、全開90°）下的工況進行仿真分析。    2.1 壓力分析    圖4和圖5分別為智能格柵不同開啟角度（全關0

7、°、20°、40°、60°、80°、全開90°）時冷凝器入口壓力云圖及發(fā)動機艙壓力系數(shù)云圖。從圖中可以看出，隨著智能格柵的開啟，冷凝器入口壓力增加，特別是位于下格柵后方的冷凝器下端，壓力增加明顯，整車發(fā)動機艙內壓力也隨之增大，整車阻力增加。智能格柵開啟角度0°40°變化時，冷凝器入口壓力及機艙內部壓力增大明顯，智能格柵開啟角度>40°后，冷凝器入口壓力及機艙內部壓力增大趨勢漸緩。圖4 冷凝器入口壓力云圖圖5 發(fā)動機艙壓力系數(shù)云圖    2.2 流場分析 

8、60;  表2為冷卻模塊入口氣流流量統(tǒng)計。圖6為智能格柵開啟角度0°、40°、90°時，z=0.1m截面速度矢量圖。結合圖6和表2可以看出，智能格柵全關時，幾乎沒有氣流流入冷卻模塊內，但是有部分氣流通過冷卻模塊周圍的縫隙處流入機艙；隨著智能格柵開啟，進入冷卻模塊的氣流量增加，流速增大，特別是智能格柵開啟角度0°40°變化時。而隨著智能格柵開啟角度的進一步加大，流入冷卻模塊的氣流量增大不明顯。表2 冷卻模塊入口流量圖6 截面z=0.1m速度矢量圖    2.3 風阻系數(shù)    圖7為智能格柵不同開啟角度（全關0°、20°、40°、60°、80°、全開90°）整車風阻系數(shù)示意圖。智能格柵全關狀態(tài)下整車風阻系數(shù)最小，隨著智能格柵開啟角度的增大，整車風阻系數(shù)也逐漸增加，但智能格柵開度40°90°變化時，整車風阻系數(shù)變化不明顯，智能格柵全開狀態(tài)下整車風阻系數(shù)達到最大；智能格柵全關狀態(tài)與全開相比，整車風阻系