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01-某轿车气动性能试验与仿真分析研究(2010)

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轿车外流场及气动噪声的建模与仿真

轿车外流场及气动噪声的建模与仿真

ｃ ｕ ｄ ｂ ｐ ｌ ｄ ｔ ｈ ｕ ｏ ｔ ｅ ａ ｔ ｃ ｌ ｓ ｎ ｓ ｓｅ ａ ｄ ｏ ｅ ｅ ｄ ｏ ｄ ｌ ｏ ｃ ｅ ｓ ｄ ａ ｐ ｉａ ｉｎ ｏ ｌ ｅ ａ ｐ ｉ ｏ ｔ ｅ ａ ｔ ｍｏ ｉ ｎ ｉ ｏ ｌ ｉ ｙ ｔ ｍ ｎ ｐ ｎ ｔ ｏ ｒｗｉ ｅｙ ｆｒｉ ｒ ａ ｅ ｐ ｌ ｔ ． ｅ ｖ － ｉｏ ｈ ｎ ｃ ｏ
Ａｂ ｔ ａ ｔＡｓ ａ ｕｏ ｂ ｌ ｒ ｖ ｌ ｄ ｗ ｔｅ ｒ ａ ａｒｌｗ ｉ ｔ ｒ ｃｓ ｗ ｔ ｈ ｕ ｆｃ ｆ ｔ ｅ ｖ ｈ ｃｅ ｂ ｄ ｔ ｅ ｅ ａ ｅ ｓｒ ｃ ： ｎ ａ ｔｍｏ ｉ ｔ ｅ ｓ ｏ ｎ ｈ ｏ ｄ， ｉ ｏ ｎ ｅａ ｔ ｉ ｔ ｅ ｓ ｒ ｅ ｏ ｈ ｅ ｉ ｌ ｏ ｙ ｏ ｇ ｎ ｒ ｔ ｅ ａ ｆ ｈ ａ ａ ｒ ｄ ｎ ｍｉ ｎ ｉｅ Ｗ ｉ ｄ ｎ ｉｅ ｃ ｎ ｂ ｕ ｔ ｕ ｗ ｉｈ ｃ ｎ ａ ｎ ｙ ｐ ｓｅ ｇ ｒ ａ ｄ ｍａ ｅ ｉ ｄｆ ｃ ｌ ｔ ｏ ｖ ｒｅ ｗｉ ｔ ｅ ｅ ｏ ｙ ａ ｃ ｏ ｓ ． ｎ ｏｓ ａ ｅ ｑ ｉ ｌ ｄ， ｈ ｃ ａ ｎ ｏ ａ ｓ ｎ ｅ ｓ ｎ ｋ ｔ ｉ ｕｔ ｏ ｃ ｎ ｅ ｓ ｔ ｏｈ ｒ ｅｏ ｉ ｈ ｐ ｓ ｅ ｇ ｒ ． ｉ Ｅ ｎ ｉｈ ｈ ｌ ｔｅ ｒ ｔ ｉ ｐ ｐ ｒ ｃ ｌ ｕ ａｅ ｈ ｉ ｄ ｎ ｉｅ ｏ ｅ ｉｌ ． ｈ ｅ ｕ ｔ ｅ ｅ ｌｔ ａ ｈ ａ ｓ ｎ ｅ ｓ Ｗ ｔ Ｌ Ｓ ａ ｄ Ｌ ｇ ｔ ｉ ｈ ｏ ｙ， ｓ ａ ｅ ａｃ ｌ ｔｓ ｔ ｅ ｗ ｎ ｏｓ ｆａ ｖ ｈ ｃｅ Ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｒ ｖ ａ ｈ ｔｔ ｅ ｈ ｌ ｈ ｓ
本 文 针 对一 款 自主 品 牌轿 车采 用 Ｃ Ｄ 方法 计 Ｆ
算汽 车 外流场 ， 进行声 学 分析 ， 并 找到 了导 致风 噪偏

增压直喷式汽油机性能与爆震的试验与模拟研究

增压直喷式汽油机性能与爆震的试验与模拟研究
爆震强度采 用 Gamma T echnolog ies 公司开发 改进的爆震指数( K no ck Index ) 公式[ 9] 进行现象表 征, 并在其 GT P OWER 软件的爆震模块中使用进 行计算, 计算式为:
KI =
10 000
!
A
! km
!
(
VT VHale Waihona Puke DC I)e-
T T
a u
!
( 3)
∀ 24 ∀
内燃机工程
2010 年第 6 期
双区模型将缸内的混合气划分为已燃和未燃两 个区[ 6] , 两区之间由一个不连续的界面, 即火焰锋面 分隔开, 两区的温度压力分别计算, 故使用双区模型 模拟能大致反 应缸内流 场以及缸 内的压 力温度分
布, 同时计算过程中可以嵌入爆震模型进行爆震分 析。对于爆震的分析采用经验自燃诱导时间( induc t ion t ime) 计 算关 系式[ 7] , 这 个公 式 源于 阿列 纽斯 ( Arrhenius) 函数, 通过给定混合气的相关参数如压 力温度等, 来测定自燃时间, 自燃时间的计算式为:
值, 并在计算过程中进行调试。
1 试验样机
本文以某 2. 0 L 可变气门正时缸内直喷式涡轮 增压汽油机作为研究对象, 发动机主要技术参数见 表 1。该机涡轮增压器选用 Garr et t 公司的 GT 20 系 列, 压气机和涡轮 MA P 图如图 1、图 2 所示。
表 1 增压汽油 机的主要技术参数
2010 年第 6 期
内燃机工程
∀ 25 ∀
4 中冷后温度对爆震的影响
双区模型结合爆震模型可以对发动机的爆震强 度进行分析。爆震的产生主要是燃烧过程中火焰尚
未传播到燃烧室末端时, 末端混合气自燃造成的。 其中, 缸内温度的升高容易造成末端混合气迅速达 到自然点而产生爆震。进气温度是影响缸内温度的 因素之一, 通过对其进行控制可以起到部分控制爆 震的作用。因此, 本文分析了中冷后温度对 爆震的 控制作用。

汽车性能仿真计算实验实验报告

汽车性能仿真计算实验实验报告

实验一 汽车动力性仿真计算实验目的1.掌握汽车动力性评价指标和评价方法2.学会使用matlab 对汽车动力性指标进行计算 实验内容1.学习汽车动力性理论2.编写计算程序3.绘制汽车动力性图形 实验设备硬件环境：汽车虚拟仿真实验室 软件环境：matlab2016a 及以上版本 实验步骤1.学习汽车动力性理论2.编写计算程序3.绘制汽车动力性图形 实验报告1. 运用matlab 解决《汽车理论》第一章习题1.31）绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图 汽车驱动力Ft=ri i T to g tq η行驶阻力F f +F w ＋F i +F j ＝G •f +2D 21.12A C a u +G •i+dtdum δ 发动机转速与汽车行驶速度之间的关系式为：0g i nr 0.377ua i ⋅= 由本题的已知条件,即可求得汽车驱动力和行驶阻力与车速的关系,编程即可得到汽车驱动力与行驶阻力平衡图。

2）求汽车最高车速，最大爬坡度及克服该坡度时相应的附着率 ①由1）得驱动力与行驶阻力平衡图，汽车的最高车速出现在5档时汽车的驱动力曲线与行驶阻力曲线的交点处，Ua max ＝99.08m/s 2。

②汽车的爬坡能力，指汽车在良好路面上克服w f F F +后的余力全部用来（等速）克服坡度阻力时能爬上的坡度，车最大爬坡度为Ⅰ档时的最大爬坡度。

利用MATLAB 计算可得，352.0max =i 。

③如是前轮驱动，1ϕC ＝qb hg q L L -；相应的附着率1ϕC 为1.20，不合理，舍去。

如是后轮驱动，2ϕC ＝qa hg q L L+；相应的附着率2ϕC 为0.50。

3）绘制汽车行驶加速度倒数曲线，求加速时间利用MATLAB 画出汽车的行驶加速度图和汽车的加速度倒数曲线图：忽略原地起步时的离合器打滑过程，假设在初时刻时，汽车已具有Ⅱ档的最低车速。

由于各档加速度曲线不相交（如图三所示），即各低档位加速行驶至发动机转速达到最到转速时换入高档位；并且忽略换档过程所经历的时间。

汽车转向机构安全性仿真分析及试验研究

汽车转向机构安全性仿真分析及试验研究

ISSN 100020054CN 1122223/N 清华大学学报(自然科学版)J Tsinghua Univ (Sci &Tech ),2010年第50卷第5期2010,Vol.50,No.52/356492653汽车转向机构安全性仿真分析及试验研究李志刚1,　张金换1,　马春生1,　杨　帆2,　张华坤2(1.清华大学汽车安全与节能国家重点实验室,北京100084;2.北京神驰科技发展有限公司,北京100084)收稿日期:2010201206作者简介:李志刚(1983—),男(汉),河北,博士研究生。

通讯作者:张金换,教授,E 2mail :zhjh @t 摘　要:目前对整车碰撞安全性研究较多,但对单个转向机构的安全性关注较少。

该文对某转向机构进行了仿真分析,进行了模型静态试验验证。

参照G B1155721998修正了作者所在课题组早期建立的人体模块并标定验证,完成了人体模块冲击方向盘的动态仿真分析,评估出方向盘的安全性。

以人体模块碰撞过程中的反向加速度作为评价指标分析了不同外部工况对人体模块响应的影响。

结果表明:随着人体模块速度的增加和竖直方向位置的增高,人体模块加速度明显增大,所设状态下最大影响率分别达到约56%和40%,方向盘安装角度和人体模块侧偏角度也有不同程度和不同规律的影响。

关键词:转向机构;人体模块;安全性;有限元;试验中图分类号:U 463.4文献标识码:A文章编号:100020054(2010)0520649205Safety simulation and tests of automotivesteering mechanismLI Zhigang 1,ZH ANG Jinhuan 1,MA Chunsheng 1,Y ANG Fan 2,ZH ANG Huakun 2(1.State K ey Laboratory of Automotive S afety and E nergy ,Tsinghu a U niversity ,B eijing 100084,China ;2.B eijing Shenchi T echnology Development Co.,Ltd ,B eijing 100084,China)Abstract :Whole vehicle crash safety is widely studied while single steering system safety is neglected.A finite element model for steering wheel systems was established ,and verified t hrough quasi 2static test s.The human body module built earlier by some of t he aut hors was revised and calibrated according to G B 1155721998.The steering wheel safety was evaluated t hrough simulation ,wit h t he relationship analyzed between t he respond accelerations of t he human body module and different external conditions.The result s show t hat t he human body module acceleration obviously increases wit h increasing impact speed wit h t he largest influenced rate of 56%and increases wit h rising vertical position wit h t he largest influenced rate of 40%,and t hat t he effect s of t he steering wheel installation angle and t he human body module side slip angle can not be ignored.K ey w ords :steering mechanism ;human body module ;safety ;finiteelement ;test汽车正面碰撞时,无论是否配备气囊,人体都会与转向机构(方向盘)发生直接或间接碰撞接触,若方向盘刚度很大而转向管柱又是不可压溃式,则转向机构吸能性会较差,这将会造成严重的伤害。

乘用车整车误用试验轴头载荷仿真研究

乘用车整车误用试验轴头载荷仿真研究

乘用车整车误用试验轴头载荷仿真研究程稳正;曹正林;赵晋【摘要】In this study, a C-class car is taken as a research object, a full flexible vehicle model for misused tests simulation is established with consideration of the extremely nonlinear characteristic. Then, simulation research is conducted for two misuse tests according to specifications, and the spindle load is obtained, which is compared with that obtained from real vehicle test. The results show that the model calculation precision satisfies design requirement, indicating that the method to obtain the spindle loads in misuse test during the early development phase is feasible.%以某C级轿车为研究对象，建立考虑强非线性特征的整车极限误用工况全柔性仿真模型，按规范进行两种误用试验的仿真研究，得到轴头载荷，并与同工况实车测试进行对比研究。

模型计算精度达到设计要求，表明这种在车型开发早期获取误用试验轴头载荷的仿真方法有效可行。

【期刊名称】《汽车技术》【年(卷),期】2015(000)011【总页数】5页(P34-38)【关键词】误用试验;轴头载荷;虚拟试验;乘用车【作者】程稳正;曹正林;赵晋【作者单位】中国第一汽车股份有限公司技术中心汽车振动噪声和安全控制综合技术国家重点试验室;中国第一汽车股份有限公司技术中心汽车振动噪声和安全控制综合技术国家重点试验室;中国第一汽车股份有限公司技术中心汽车振动噪声和安全控制综合技术国家重点试验室【正文语种】中文【中图分类】U467为确保误用工况下车辆的可靠性，准确获得轴头力是强度设计的关键。

整车多体动力学模型的建立、验证及仿真分析

整车多体动力学模型的建立、验证及仿真分析

整车多体动力学模型的建立、验证及仿真分析作者：张宇来源：《中国机械》2014年第22期摘;要：随着车速的不断提升，整车的稳定性能备受瞩目。

作为复杂的机械系统，人、车、外界载荷环境等相互作用下，一直是汽车动力学模型建立、分析的难题。

本文以某轿车的整车非线性动力学模型建立为理论主体，考虑转向系统及前后悬架的几何参数，以及阻尼器与橡胶衬套等非线性特征，对所建模型进行多元化实验，分析样车的稳定性能及可操控性等相关特点，结果表明所建模型就较高的精度，在动力学研究中起到了关键作用。

关键词：多体动力学;车辆动力学;模型建立;仿真实验前言随着车速的提高，汽车的平顺性、稳定性以及制动性能逐渐变得重要起来。

本文以ADAMS软件建立轿车非线性多体动力模型并进行有效实验验证。

建模过程以实际汽车运行情况为主，考虑转向系统、悬架的运动学约束，来用非曲线衬套模拟实际力学特征。

同时考虑转向系统及前后悬架的几何参数，以及阻尼器与橡胶衬套等非线性特征，对所建模型进行多元化实验，分析样车的稳定性能及可操控性等相关特点，对仿真模型进行瞬态脉冲实验以及转向性实验等进行一系列的仿真分析。

1.整车多体模型建立1.1;多体系统动力学定义1.2;非线性力元模型多体模型中存在多种非线性力元，如非线性弹簧、非线性阻尼器以及非线性衬套等。

这些力元自身结构复杂制约模型建立。

因此，建立力学模型的基础是ADAMS实验结果。

同时，在实验模型的基础上加大仿真精度。

阻尼器阻力对非线性关系，在ADAMS中定义模型为：Fd=fd（v）。

1.3;轮胎模型制动力及动力总成模型1.4;整车多体模型表1：类型约束个数类型圆柱铰等速铰转动铰移动铰齿轮条铰胡克铰个数31085122.模型验证2.1;转角脉冲瞬态实验验证在实车实验过程中，转向盘转角为仿真输入对象，测量转角间隙并在实验转向盘数据减去间隙数据，将处理后的数据作为仿真数据。

测试结果显示，仿真曲线较为平滑且试验曲有高频信号反应，实验与仿真结果有一定的重合度。

地铁列车通过隧道时的气动性能研究

地铁列车通过隧道时的气动性能研究徐世南;张继业;熊骏;孟添【摘要】列车通过隧道时引起的空气动力效应会对列车运行的安全性、乘客乘坐的舒适性等产生不良影响.基于列车空气动力学理论,采用计算流体力学软件FLUENT对某型号地铁车辆通过最不利长度隧道时的空气动力学性能进行数值模拟,得到并分析了地铁列车和隧道壁面监测点的压力时程曲线和分布特征.研究表明:车体表面压力峰峰值、3s内车内压力波动最大值及隧道内附属物压力峰峰值,与列车速度的平方近似成线性关系;隧道断面净空面积越小,车体承受的压力越大;地铁列车通过隧道时需限速,以达到人体舒适性评价标准.【期刊名称】《城市轨道交通研究》【年(卷),期】2016(019)009【总页数】6页(P99-104)【关键词】地铁列车;隧道;空气动力效应;压力时程曲线【作者】徐世南;张继业;熊骏;孟添【作者单位】西南交通大学牵引动力国家重点实验室,610031,成都;西南交通大学牵引动力国家重点实验室,610031,成都;西南交通大学牵引动力国家重点实验室,610031,成都;西南交通大学牵引动力国家重点实验室,610031,成都【正文语种】中文【中图分类】V211列车通过隧道时,会引起隧道内和车体内外空气压力急剧变化,引起出口微气压波、列车风等空气动力效应,这将会对列车运行的安全性、乘客乘坐的舒适性等产生严重影响。

因此,各国学者对列车隧道耦合空气动力学问题进行了比较深入的研究。

文献[1-2]研究了高速列车通过隧道时产生的微压波和瞬态压力;文献[3]研究了高速列车通过大长隧道时如何减轻空气阻力和水波特性;文献[4-7]开展了许多实车或模型试验,得到列车隧道耦合空气动力学数据;文献[8]对列车通过隧道时隧道壁面、车体表面和车厢内部的耦合关系做了研究;文献[9-10]研究了高速动车组的隧道压力波特性;文献[11]研究了车速、隧道长度等对隧道洞口微气压波的影响;文献[12]进行了地铁列车隧道内运行的气动力学试验与仿真。

基于ADAMS的某商用整车操稳性能仿真研究

10510.16638/ki.1671-7988.2021.04.032基于ADAMS 的某商用整车操稳性能仿真研究余子贵，胡支栋，黄幼林（江西五十铃汽车有限公司，江西 南昌 330010）摘 要：文章基于有限元法，采用ADAMS 软件，对某商用车整车进行了稳态回转试验和方向盘阶跃输入试验及蛇形试验对标的CAE 分析，分析结果显示，各工况下，整车操稳性能满足动态属性目标要求。

关键词：商用车；侧倾；操稳性能中图分类号：U467 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2021)04-105-03Simulation Research on Handling and Stability Performance ofa Commercial Vehicle with ADAMSYu Zigui, Hu Zhidong, Huang Youlin( Jiangxi-Isuzu Motors Co. Ltd., Jiangxi Nanchang 330010 )Abstract: Based on the finite element method and ADAMS software, this paper carries out CAE analysis of a commercial vehicle in steady-state rotation test, steering wheel step input test and serpentine test. The analysis results show that the vehicle's handling and stability performance meets the requirements of dynamic attributes under various working conditions. Keywords: Commercial vehicle; Rollback; Stability performanceCLC NO.: U467 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2021)04-105-031 引言随着国家经济快速发展，商用轻卡销量得到迅猛增长，由于其经济性和便利性，已经成为运输货物的必然选择[1]，与此同时，客户对于车辆的性能荷品质提出了更高的要求，操纵稳定性是汽车主要性能之一，良好的操稳性能会带来客户优良的使用感受[2-3]，故研究商用车整车性能，具有重要的经济和社会价值。

某乘用车轮胎系统NVH性能仿真与试验研究

10.16638/ki.1671-7988.2020.19.058某乘用车轮胎系统NVH性能仿真与试验研究殷崇信（江铃汽车股份有限公司产品开发技术中心，江西南昌330001）摘要：轮胎是汽车重要的安全零部件，汽车通过它与地面进行接触，传递驱动力、制动力和转向力，对整车综合结构性能有重要影响，文章针对某SUV三种轮胎方案进行了CAE模态分析然后进行了台架强NVH测试，CAE 分析和试验结果表明，两个轮胎优化方案NVH性能满足目标要求。

关键词：乘用车；轮胎；NVH性能中图分类号：U467 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2020)19-181-03Simulation and experimental study on NVH performance ofa passenger car tire systemYin Chongxin( Product Development & Technical Center, JiangLing Motors Co, Ltd, Jiangxi Nanchang 330001 )Abstract: Tire is an important safety part of automobile. Through it, the vehicle contacts with the ground to transmit driving force, braking force and steering force, which has an important impact on the overall structural performance of the vehicle. This paper presents three tire schemes for a SUV CAE modal analysis and test results show that the NVH performance of the two tire optimization schemes meets the target requirements.Keywords: Passenger car; Tire; NVH performanceCLC NO.: U467 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2020)19-181-03引言随着国家经济高速发展，人民的生活水平日益提高，乘用车尤其SUV销量也得到快速发展，与此同时，人们对于SUV的舒适性和NVH品质要求也越来越高。

改造发电车车体数值仿真分析研究

18 •试验与研究_焊接技术第51卷第2期2022年2月文章编号：1〇〇2-〇25X( 2022)02-0018-06改造发电车车体数值仿真分析研究陈春跃、李貌2,葛天1，向勇1(1.中车成都机车车辆有限公司，四川成都610511; 2.中国铁路成都局集团有限公司成都监造项目部，四川成都 610082)摘要：车体是列车中的重要承栽部件，经过长时间线路服役后退役的车体，在返厂整修改造后通常会用于在特定条件下服役。

这类 改造车因为服役环境和服役条件的改变，车体结构往往需要根据实际运用情况作出调整。

特别是对于需要在车内放置大的集中质量 的改造车体，这类车体必须考虑集中质量对于结构的影响，并对原结构进行适当调整。

文中建立了改造车体的有限元模型，根据 EN 12663标准对车体施加载荷。

通过仿真得到了改造后车体的应力分布，针对应力值较大的位置进行了结构的改进。

利用名义应 力法和Eurocode 9标准规定的S-/V曲线对车体容易发生疲劳破坏的位置进行了疲劳计算。

获得了改造后车体的应力仿真数据和疲劳 仿真數据。

结果表明，对于改造后的车体，需重点关注需要放置集中质量的位置，在必要的位置布置加强结构，使得整体的结构满 足强度和疲劳的要求。

关键词：全尺寸车体；改造结构；集中质量；疲劳验证；有限元仿真中图分类号：TG405 文献标志码：B0序言车体作为轨道车辆的主要承载构件，在服役期 间承受来自车钩、转向架、车下悬挂设备以及车上 承载乘客的一系列复杂载荷。

对于已经在线路上运 行并服役多年的车体来说，其结构已经在线路上经 受了足够的考验，完全满足在之前服役环境条件下 对车体结构强度要求。

但改造车是对已服役多年的 车辆进行重新改造再利用，其服役环境和服役条件 会发生一定的改变，因此，车体的结构也需要按照 实际的运用情况进行调整。

例如，在车上放置新设 备时需要考虑新添加的设备对原结构的影响，通常 情况下需要对放置位置进行结构的强化，使改造后 的车体能够满足强度要求。

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2010 年 CDAJ－China 中国用户论文集某轿车气动性能试验与仿真分析研究 Aerodynamics Test and CFD Research of Sedan刘鹏 昃强 （长城汽车股份有限公司技术研究院 CAE 部）摘要： 摘要：通过试验研究了车辆在侧风、机舱风阻、地面效应、轮胎转动等影响情况下的空气动力学性能，测量了各工况下的车身表面压力系数，并与仿真做了相关性分析，总结了误差的根源。

关键词： 关键词：空气动力学 风阻系数 表面压力系数 STAR-CCM+ Abstract： Abstract：Considering the influence to aerodynamic performance of side wind engine-hoodresistance ground effect tire turning etc. Measured the pressure coefficient of 16 cases and correlated with CFD. Summarized the source of errorsKeywords Keywords：aerodynamics, drag coefficient, pressure coefficient, STAR-CCM+ word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。

随着 汽车的行驶速度不断提高， 研究气动力对汽车性能的影响具有重要的意义 。

其中中网的开口大小和 角度，散热器、冷凝器及机舱内部件对气流的阻力，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；当汽车高速行驶在 有侧向风作用的工况下，或会车时，由于高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非常的复杂而又非常的必要。

[1]1 气动性能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和有效的方法，据统计，为获得良好的气动外形， 国外每种大批生产的轿车都需经过1000小时以上的风洞试验 。

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四轮着地点组成的矩形 中心，六个力(矩)分量的正方向如图 1 所示，气动力系数的定义如表 1 所示。

[2]图 1 汽车空气动力学坐标系统(SAE J1594)2010 年 CDAJ－China 中国用户论文集表 1 气动力系数定义式CD CS CL CRM CPM CYM阻力系数 侧力系数 升力系数 滚转力矩系数 俯仰力矩系数 偏航力矩系数 = = = = = = D/q∞A S/q∞A L/q∞A RM/q∞A⋅WB) PM/q∞A⋅WB) YM/q∞A⋅WB)表 1 中： D S L RM PM YM q∞ ρ V∞ A WB 阻力(= Fx ) 侧力(= Fy ) 升力 (= Fz ) 滚转力矩 (= -Mx ) 俯仰力矩 (= My ) 偏航力矩 (= -Mz ) 2 动压 (= 1/2ρ V∞ ) 空气密度(根据风洞环境参数计算 ) 风速(m/s) 模型正投影面积 轴矩风洞天平的力心与图 1 定义重合。

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：试验在同济大学-上海地面交通工具风洞中心的“气动-声学整车风洞”中进行，该风洞主要技 术参数为： - 喷口尺寸/面积：6.5m(w)x4.25m(h)฀ 27m2 - 最大风速：250km/h 主要试验仪器设备包括： 1) 天平：六分量/Horiba-Schenck，静校准精度 0.005~0.01% 2) 转盘：直径 9m，角度定位精度+/-0.01 度 3) 滚动路面： ฀ 中央移动带宽度 1100mm，长度 7000mm ฀ 车轮转动单元：宽度 280mm，长度 350mm2010 年 CDAJ－China 中国用户论文集4) 风机系统：低噪声轴流风机/24 波变频驱动控制 5) 风洞测量仪器 风速测量：MKS Baratron 698A + 670B 环境参数测量： 大气压：MKS Baratron 690A + 670B 温湿度：Vaisala 330 6)多通道(64ch)压力扫描阀 试验结果如表 2，气动阻力系数从 80km/h 到 160km/h 减小约 0.005，说明雷诺数效应比较小。

表 2 不同风速下的阻力系数 CD工况 1 2 3 4 5 U(km/h) 80 100 120 140 160q∞ (Pa)307.25 481.51 691.86 942.21 1229.16CD 0.3082 0.3088 0.3047 0.3051 0.30312 机舱进风阻力及地面效应对车辆风阻系数的影响一些气动性能优秀的轿车，在满足机舱散热的条件下都充分考虑了机舱进风阻力对车辆气动性 能的影响，为得到该方面定量数据，开展了该方面的试验研究，分别测试机舱中网打开和封闭以及 路面效应的影响，如表 3 所示。

表 3 机舱进风阻力及地面效应对车辆风阻系数的影响工况 原车状态+路面效应 原车状态+不考虑路面效应 中网封闭+路面效应 中网封闭+不考虑路面效应 U(km/h) 120 120 120 120q∞ (Pa)691.86 690.06 693.61 691.91CD 0.3047 0.3114 0.2640 0.2776CD 变化幅度 0 6.7 counts 40.7 counts 27.1 countsCD 变化率 0 2.06% 12.53% 8.34%注： 通过与实际风速相一致的宽度为 1100mm， 长度 7000mm 的地面中央移动带的移动来模拟路面效应。

从试验结果来看，路面效应能减小车辆的风阻系数 6 个 counts 以上，机舱的进风阻力对风阻系 数有比较大的影响，在 40 个 counts 以上。

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 160km/h 时，2010 年 CDAJ－China 中国用户论文集气动升力也可以轻易地达到车重的 20%～25%。

当有横向风时(通常状况下是有横向风的)，由于阵风 的作用，气动升力的影响会更大，这样就会使汽车产生危险和转向问题。

车辆在-10°~25°偏角下 的风阻系数、侧向力系数及升力系数如表 4 所示。

表4 不同偏角下的气动性能参数工况 1 2 3 4 5 6 7 8 偏角（°） -10 -5 0 5 10 15 20 25q∞ (Pa) U(km/h)692.73 691.97 691.86 691.76 688.66 691.76 685.40 687.66 120 120 120 120 120 120 120 120CD 0.3225 0.3167 0.3047 0.3124 0.3219 0.3519 0.3626 0.3639CS -0.3476 -0.1305 -0.0041 0.0792 0.2362 0.3965 0.5410 0.7326CL 0.2903 0.2511 0.1914 0.2448 0.2860 0.4113 0.6190 0.7797从试验结果来看，随着侧偏角的增大风阻系数在增大，偏角超过 10°以后对侧向力和升力系数 有较大的影响，在设计前期需要考虑其对操纵性的影响。

4 车身表面压力系数分布车身表面的压力系数分布表征了车身气动性能设计的合理性，从图 2 可以看出，保险杠 1~4 点 处为正压分布，机舱盖 5~10 点为负压，前风挡 11~15 点为正压，顶棚至后风挡玻璃及车身侧围大部 分为负压， 而后保险杠左右侧面 44 点处出现了较高的正压， 提升了车辆的气动性能， 机舱内的 55~62 点在将中网封闭前后表现出正负不同的压力，在后续的 CFD 分析中可以作为考虑机舱通风时的对标 参考数据。

图 2 某轿车车身表面压力测点布置2010 年 CDAJ－China 中国用户论文集图 3 车身表面的压力系数分布5 气动性能试验与仿真的相关性研究汽车空气动力学研究主要有两种方法，一种是进行风洞试验；另一种就是利用 CFD 软件进行数 值模拟。

传统的风洞试验结果一般可靠性比较高，但由于它有许多局限性，如成本高、周期长等缺 点，阻碍了它在汽车设计中的应用。

与风洞试验相反，CFD 几乎克服了它的所有局限性。

目前，CFD 可以分析从层流到湍流、定常到 非定常、不可压到可压、无粘性到有粘性的几乎所有的流动现象。

先进的 CFD 分析技术使新车型的 空气动力学设计更加方便灵活，开发周期也得到缩短。

CFD 最主要的问题在于精度不如风洞试验， 但目前许多大型商业通用软件已经很好地解决了这一 难题，而某些专用的 CFD 软件在解决某些汽车流场计算时可以达到更高的精度。

基于国内在车辆空气动力学方面的研究现状，现阶段开展该方面的试验与仿真相关性研究是非 常必要的。

应用 Star CCM+软件，选定流体计算域 车前 2 倍车长，车后 4 倍车长，宽度共 6 倍 车宽，高度为 5 倍车高；边界层设 3 层，总 厚度为 4.6mm，总网格数为 25000，车辆处 于半载状态，设定进口风速为 30m/s，模型 中模拟路面效应及轮胎的转动， 选用 k-ε湍 流模型 。

该车型油泥模型的风阻系数为 0.233 ， 试 验 值 为 0.264 ； 误 差 为 31 个 counts，原因是我们对车辆的地板做了较大 的简化处理，同时去掉了排气系统、传动系 统及悬架系统等的影响。

如将这些系统考虑 进去，误差应该在可控范围之内。

图 4 油泥模型压力系数分布[3]2010 年 CDAJ－China 中国用户论文集整车状态的 CFD 分析采用与油泥模型相同的边界条件、模型细化方法及湍流模型，半载状态下 的 CFD 风阻系数分析结果为 0.325，试验结果为 0.304；误差为 21 个 counts，造成误差的主要原因 是机舱的风阻模拟与实际情况存在一定的差距，特别是冷凝器和散热器的风阻模拟是下一步需要详 细标定的模块。

图 5 整车模型压力系数分布6 总结对某轿车的空气动力学性能进行了试验研究，同时进行了部分试验与仿真的相关性分析。