某重型平头卡车仿真与风洞实验对比分析
如图1所示该平头重型卡车模型基本尺寸为:长是15.4m;宽是2.4m;高是4.0m。文中仿真的坐标系均如下图所示。
2、网格策略
对该平头重型卡车进行网格划分前,要对其进行几何清理和简化,以提高计算效率。由于本文中研究的是闭格栅的情况,因此对于一些底盘件也进行了部分删减,简化模型可以降低网格数量,对计算效率的提高大有益处。使用有限元软件Hypermesh对该长头重型卡车进行面网格的划分,选用三角形面网格。如图2、3所示,面网格尺寸为4mm-16mm,为了减少网格量,车头部位一些较大的平面面网格选用32mm,货箱部位的面网格为64mm,面网格280万,体网格为2920万。
3、仿真结果分析
从压力等值面为0的压力云图和压力系数云图,即图4、5可以看出:图中圈出区域流动状态较差,车身前端产生较大正压,增大了压差阻力,部分位置产生气流分离等现象,后续将针对以上部位进行气动特性分析,提出相应的减阻方案。
图5 压力系数云图
依托于吉林大学风洞实验室进行风洞试验,如图6-8,分别对1:4卡车模型进行了测试风阻系数(0-15°侧偏),压力系数及流动显示实验。
5、实验方案
开式试验段,遮蔽移动带系统,利用底部机械天平以及固定的支撑型材,应用前五轴即十轮支撑的总体布置方案。
6、实验与仿真结果对比分析
试验在100km/h风速下进行,测得该卡车阻力系数与仿真值比较,相对误差为2.6%,说明试验与仿真具有较好的一致性。
分别对横摆角度±3°,±6°,±9°,±12°,±15°的卡车模型进行阻力系数测量,在风速为100km/h下,随着横摆角度的不断增大,风阻系数也不断增大。
通过测量车身表面压力系数发现,压力系数较大的部位气流流动情况较差,与仿真结果得到的压力系数云图基本一致。 如图9所示,提取y=0截面监测点进行对比分析。 如图10所示,压力系数的仿真结果与试验结果具有很好的一致性,为后续进行卡车优化减阻提供了很好的依据。
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