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强降雨条件下车辆空气动力学特性分析

         
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摘要

为研究强降雨环境下的汽车空气动力学特性问题,本文以标准MIRA阶梯背汽车模型为研究对象,建立汽车外流场空气动力学数值计算模型。同时,利用ANSYS Fluent软件,研究在不同降雨强度、不同偏航角对车身气动力、速度特性、压力特性的影响,并追踪了离散相雨滴的运动轨迹及其与车身的接触,分析了车身表面附近区域雨滴质量浓度分布和变化。研究结果表明,在无降雨环境下,随着车速的增加,车身表面正压区和负压区覆盖范围均明显增大,部分雨滴在车身表面发生明显的反弹现象,车速对气动阻力影响较大,而对气动阻力系数没有实质性影响;相同车速条件下,降雨强度越大,气动阻力(系数)增幅越大,并且与降雨强度近似呈线性关系;在一定降雨强度下,随着偏航角的增大,整车气动阻力(系数)和气动侧力(系数)相比无雨时增大,左侧面表面压力逐渐增大,汽车后侧窗边缘区域压力减小,车顶高流速区域覆盖范围增大,并向车身右侧延伸,车身右侧低流速区域覆盖范围变大;降雨使得汽车左侧迎侧风区域的表面压力增大,尾箱盖区域的压力分布发生改变,验证了该模型的准确性。该研究为强降雨环境下汽车气动研究和应用提供了参考。

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