汽車后擾流板對兩廂車行駛穩(wěn)定性影響

王洪亮，劉 心，何艷波，陳佳樂

長春科技學(xué)校，吉林長春 130000

汽車后擾流板對兩廂車行駛穩(wěn)定性影響

王洪亮，劉 心，何艷波，陳佳樂

長春科技學(xué)校，吉林長春 130000

汽車后擾流板的原理是應(yīng)用的空氣動力學(xué)原理。那么，究竟安裝汽車后擾流板后對兩廂車行駛穩(wěn)定性有什么影響呢？本研究采用某一國產(chǎn)兩廂車作為研究對象，對其安裝不同的汽車后擾流板，利用實驗對比的方式驗證不同汽車后擾流板對兩廂車行駛穩(wěn)定性的影響。

汽車后擾流板；兩廂車；行駛穩(wěn)定性；計算機輔助分析；對比

汽車后擾流板，安裝在轎車尾部，也稱為尾翼。汽車后擾流板的作用，除了增加轎車外形的美感起到裝飾作用之外，其更重要的作用是減少了行駛狀態(tài)下的空氣阻力，提高了轎車行駛的穩(wěn)定性。兩廂車，后備箱與駕駛室為一體，外形上不如三廂車受到傳統(tǒng)美學(xué)眼光青睞。受到汽車改裝流行元素的影響，很多兩廂車車主喜歡選擇給轎車加裝后擾流板。

1 汽車后擾流板的原理

當一個物體穿過空氣時，會使周圍的空氣發(fā)生位移，因為物體上下表面的曲線形狀不同，空氣會產(chǎn)生流速差，流速差則會產(chǎn)生壓力差。汽車后擾流板的原理是應(yīng)用的空氣動力學(xué)原理。汽車行駛時受到的氣動阻力和氣動升力與速度的平方成正比。當汽車行駛時，汽車上方的氣流流過弧形的車體表面，其流速較快，而汽車下方的空氣氣流流速相對較慢。這樣，就形成了空氣流動的速度差，速度差將會產(chǎn)生氣壓差，使得汽車下方的氣壓高于上方的氣壓，將會給汽車一個具有抬起趨勢的氣壓差，汽車安裝了后擾流板后，使得汽車后擾流板的上方氣流速度低于下方氣流速度，產(chǎn)生一個使得汽車向下趨勢的氣壓差，以減少汽車抬起的趨勢，保持汽車行駛的穩(wěn)定性。

2 兩箱車安裝汽車后擾流板的計算機軟件輔助分析

本研究采用某一國產(chǎn)兩廂車作為研究對象，對其安裝不同的汽車后擾流板，利用實驗對比的方式驗證不同汽車后擾流板對兩廂車行駛穩(wěn)定性的影響。

2.1 試驗用汽車后擾流板

汽車經(jīng)常使用的汽車后擾流板的種類有三種，如圖1所示。

圖1 試驗用汽車后擾流板

1）汽車后擾流板A。

此類汽車后擾流板安裝在汽車頂棚與后風(fēng)擋窗的銜接處，用來改變從車棚頂流到汽車尾部的空氣流。

2）汽車后擾流板B。

汽車后擾流板B是在汽車后擾流板A的基礎(chǔ)上，采用中部鏤空設(shè)計。利用鏤空的中部引導(dǎo)空氣流對后風(fēng)擋窗玻璃進行吹掃清潔，能夠增加汽車后視野質(zhì)量。

3）汽車后擾流板C。

汽車后擾流板C用支架安定在汽車頂棚后沿部位，擾流板兩端設(shè)計有小的翼片，作用是降低與分散汽車行駛時汽車尾部的空氣流抬升作用力。

2.2 采用計算機軟件進行三維仿真建模

1）計算機軟件三維仿真輔助分析。

隨著計算機軟件輔助分析技術(shù)的發(fā)展，當前已經(jīng)有很多成熟的專門三維仿真數(shù)學(xué)建模分析軟件，具有設(shè)備場地要求低，建模分析速度比實車測驗快，費用低、沒有意外風(fēng)險等優(yōu)點。

本研究采用的是ansys軟件。ansys軟件是融結(jié)構(gòu)、流體、電場、磁場、聲場分析于一體的大型通用有限元分析軟件。

2）數(shù)學(xué)建模。

將試驗用國產(chǎn)兩廂車的尺寸輸入ansys軟件，建立該車型的三維仿真模型。尺寸為：整車總長度4212mm，整車總高度為1531mm，含兩側(cè)后視鏡的總寬度為1860mm，不含兩側(cè)后視鏡的總庫寬度為1762mm。為了便于分析建模，將電動雨刷、前后組合大燈，車門把手、天線等省略。模擬汽車正常行駛時的狀態(tài)特征，將車窗安裝完全關(guān)閉處理，因此整個汽車模型設(shè)置為全封閉實體。

在數(shù)學(xué)建模分析行駛穩(wěn)定性時，我們主要分析升力系數(shù)，升力系數(shù)越大則高速行駛時汽車的穩(wěn)定性越差。在確定汽車后擾流板的行駛穩(wěn)定性之外還要綜合考慮汽車后擾流板帶來的油耗問題以綜合客觀的評價汽車后擾流板性能，在升力系數(shù)相同的影響下，即汽車行駛穩(wěn)定性狀態(tài)一致的情況下，空氣阻力系數(shù)越小則經(jīng)濟性越好。

2.3 網(wǎng)格劃分

本實驗對已建立的三維仿真模型網(wǎng)格劃分設(shè)置為4mm，尾部汽車后擾流板按照1mm設(shè)置網(wǎng)格加密區(qū)。邊界條件為給定速度40m/s。

2.4 實驗數(shù)據(jù)

當網(wǎng)格和邊界條件確定后，利用ansys軟件自身的功能進行有限元分析，實驗數(shù)據(jù)結(jié)果見表1。

U46

A

1674-6708（2015）150-0104-01