平頭卡車氣動(dòng)減阻設(shè)計(jì)及試驗(yàn)研究

莊超 ，王歡 ，王曉宇 ，王敏 ，張英朝 ?

（1.高端工程機(jī)械智能制造國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 徐州 221004；2.江蘇徐工國(guó)重實(shí)驗(yàn)室科技有限公司，江蘇 徐州 221004；3.徐州徐工汽車制造有限公司 技術(shù)中心，江蘇 徐州 221000；4.吉林大學(xué) 汽車仿真與控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，吉林 長(zhǎng)春 130022）

汽車在高速行駛時(shí)，隨著汽車行駛速度的增加，氣動(dòng)阻力占整車行駛阻力的比值逐漸增大［1］，這就意味著氣動(dòng)阻力帶來(lái)更多的燃油消耗.因此，車輛氣動(dòng)性能設(shè)計(jì)降低行駛阻力變得更加重要.國(guó)內(nèi)學(xué)者在21 世紀(jì)初期對(duì)汽車氣動(dòng)性能的研究關(guān)注較多的是轎車［2］.而商用卡車由于通常以較高的速度在高速公路上長(zhǎng)距離行駛且具有較高的氣動(dòng)阻力系數(shù)，其氣動(dòng)性能減阻設(shè)計(jì)更有意義，近年來(lái)，商用卡車的氣動(dòng)性能的研究逐漸引起更多研究者的關(guān)注.

平頭卡車氣動(dòng)性能的減阻設(shè)計(jì)主要涉及兩方面，分別是駕駛室?guī)缀卧煨驮O(shè)計(jì)和車身減阻附件設(shè)計(jì).近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在該領(lǐng)域進(jìn)行了相關(guān)研究，Mehrdad 等［3］通過(guò)仿真研究卡車駕駛室造型設(shè)計(jì)，探究了駕駛室高度對(duì)整車氣動(dòng)阻力的影響.Chowdhury等［4］開(kāi)展了某款重型卡車的小比例模型風(fēng)洞試驗(yàn)，通過(guò)導(dǎo)流罩、側(cè)裙板、領(lǐng)口板等氣動(dòng)附件不同程度的優(yōu)化，最佳減阻能達(dá)到26%.Kim 等［5］借助某重型卡車小比例風(fēng)洞試驗(yàn)與數(shù)值模擬，研究了初始導(dǎo)流罩與改型導(dǎo)流罩的氣動(dòng)特性，實(shí)現(xiàn)減阻效果提升19%.Mario等［6］通過(guò)數(shù)值模擬設(shè)計(jì)某卡車貨箱不同的尾部高度和寬度組合，改善尾部流場(chǎng)的低壓區(qū)以實(shí)現(xiàn)減阻，最佳減阻組合減阻率達(dá)到近30%.張英朝等［7］通過(guò)數(shù)值模擬優(yōu)化設(shè)計(jì)了某商用車的四款導(dǎo)流罩，最佳減阻效果達(dá)到17.6%.郭子瑜［8］對(duì)某長(zhǎng)頭重型卡車進(jìn)行氣動(dòng)研究，開(kāi)展了遮陽(yáng)板、發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋等多部位外形優(yōu)化，并應(yīng)用側(cè)裙板、前輪擋風(fēng)板等實(shí)現(xiàn)減阻，最佳減阻效果達(dá)到10.4%.張英朝等［9］開(kāi)展某重型卡車在側(cè)風(fēng)影響下的氣動(dòng)減阻，以駕駛室7 個(gè)造型參數(shù)與貨箱3個(gè)造型參數(shù)為變量，在5個(gè)不同偏轉(zhuǎn)角度下進(jìn)行試驗(yàn)與仿真，最佳減阻效果為21.9%.

根據(jù)現(xiàn)有文獻(xiàn)和研究經(jīng)驗(yàn)［10-15］，在駕駛室?guī)缀卧煨蜏p阻方面，主要開(kāi)展駕駛室前臉向側(cè)圍和頂部過(guò)渡位置曲率優(yōu)化設(shè)計(jì)，以此來(lái)增大局部流速同時(shí)降低迎風(fēng)面壓力.另外，從駕駛室的基本造型來(lái)看，前臉本身的寬度以及側(cè)圍的傾角對(duì)于整車阻力的大小也有很大影響.由于造型設(shè)計(jì)以及工藝要求，當(dāng)駕駛室?guī)缀卧煨蛢鼋Y(jié)以后，車身表面部件及減阻附件的設(shè)計(jì)則成為整車氣動(dòng)減阻的重要手段.

本文對(duì)后視鏡、導(dǎo)流罩與領(lǐng)口板等車身表面部件進(jìn)行設(shè)計(jì)，新增貨箱尾部導(dǎo)流片減阻附件，并對(duì)其延伸長(zhǎng)度和延伸角度開(kāi)展試驗(yàn)設(shè)計(jì)，結(jié)合風(fēng)洞試驗(yàn)驗(yàn)證減阻效果，提出最終的減阻設(shè)計(jì)組合方案，以實(shí)現(xiàn)平頭卡車的氣動(dòng)減阻目標(biāo).

1 風(fēng)洞試驗(yàn)設(shè)置

試驗(yàn)在吉林大學(xué)汽車風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行.吉林大學(xué)汽車風(fēng)洞為3/4開(kāi)式回流風(fēng)洞，配備專業(yè)的六分力天平測(cè)量系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電子壓力掃描閥等，傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的整體精度高于0.05% F.S.（Full Scale 滿量程，為2 000 N），在每次試驗(yàn)過(guò)程中整車模型受到的力為160 N左右，故具有較高的試驗(yàn)精度.噴口部分為四邊切角矩形，試驗(yàn)段長(zhǎng)、寬、高分別為8 m、4 m、2.2 m，主電機(jī)功率為1 000 kW，試驗(yàn)段能夠達(dá)到的最高風(fēng)速為60 m/s.

本次試驗(yàn)對(duì)象為某平頭卡車的1/4小比例模型，在風(fēng)洞試驗(yàn)段進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)阻塞比達(dá)到6%，能夠有效地降低邊界效應(yīng)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果帶來(lái)的影響.通過(guò)激光定位系統(tǒng)將試驗(yàn)?zāi)Ｐ桶仓迷谔炱缴戏降闹行奈恢?，且前后能夠有足夠的空間，如圖1 所示.通過(guò)支撐系統(tǒng)固定在平臺(tái)上，側(cè)偏角為0°.試驗(yàn)前進(jìn)行雷諾數(shù)掃描，分析試驗(yàn)風(fēng)速對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，試驗(yàn)風(fēng)速?gòu)?0 km/h 到140 km/h，每間隔10 km/h 進(jìn)行一組試驗(yàn)，每組2 次測(cè)試.圖2 為阻力系數(shù)測(cè)試誤差，由圖2可知，2 次阻力系數(shù)測(cè)試誤差絕對(duì)值在1.8%以內(nèi).誤差出現(xiàn)的主要原因是系統(tǒng)誤差，測(cè)量過(guò)程中隨著設(shè)備的持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，試驗(yàn)段內(nèi)空氣溫度有所上升，且每次結(jié)果是60 s 內(nèi)結(jié)果的平均值，加上湍流的隨機(jī)性導(dǎo)致每次測(cè)量數(shù)據(jù)并不完全相同，對(duì)結(jié)果帶來(lái)一定的誤差，但9 次測(cè)量結(jié)果誤差基本在3 counts 之內(nèi).在試驗(yàn)風(fēng)速達(dá)到100 km/h 之后，阻力系數(shù)逐漸穩(wěn)定，能夠認(rèn)定在該速度以上雷諾數(shù)逐漸收斂，可真實(shí)地模擬全比例尺寸卡車的外流場(chǎng)流場(chǎng)特性.因此，本次試驗(yàn)所選取的試驗(yàn)速度為100 km/h，如圖3 所示，由于保密原因，未標(biāo)明縱坐標(biāo)阻力系數(shù)具體數(shù)值，只展示了不同速度下阻力系數(shù)變化趨勢(shì).

圖1 模型在試驗(yàn)平臺(tái)安裝展示圖Fig.1 Model installation display diagram on the test platform

圖2 阻力系數(shù)測(cè)試誤差Fig.2 Drag coefficient test error

圖3 不同風(fēng)速下阻力系數(shù)變化試驗(yàn)結(jié)果Fig.3 Experimental results of drag coefficient variation under different wind speeds

2 平頭卡車初始模型風(fēng)洞試驗(yàn)分析

通過(guò)分析平頭卡車的初始模型確認(rèn)初始模型中具有減阻潛力的區(qū)域與部件，并結(jié)合比例模型風(fēng)洞試驗(yàn)獲取不同部件的阻力系數(shù)貢獻(xiàn).試驗(yàn)涉及部件展示圖如圖4所示.

圖4 試驗(yàn)涉及部件展示圖Fig.4 Display diagram of components involved in the test

首先，開(kāi)展初始模型氣動(dòng)附件的阻力系數(shù)貢獻(xiàn)試驗(yàn)研究，初始模型包含圖4 中7 種部件，除去尾部導(dǎo)流片，其他都是原始方案中為該車型設(shè)計(jì)的減阻部件.由于不同部件對(duì)整車阻力系數(shù)存在耦合作用，為了合理減少試驗(yàn)工作量，將研究各個(gè)部件去掉前、后的阻力系數(shù)差值變化，而非比較單獨(dú)去掉某一部件后與基礎(chǔ)（BASE）工況的阻力系數(shù)差值.

試驗(yàn)依次拆除或安裝圖4 中涉及的每一個(gè)車身附件，然后通過(guò)對(duì)比阻力系數(shù)差值得到每個(gè)部件對(duì)氣動(dòng)阻力的影響.圖5為拆除各附件后模型展示圖.

圖5 拆除各附件后模型展示圖Fig.5 Model display after dismantling the accessories

方案1（圖5 中框1） 在初始模型基礎(chǔ)上拆掉掛車側(cè)裙板，整車阻力系數(shù)增加40 counts，說(shuō)明側(cè)裙板有很好的整流減阻效果.

方案2（圖5中框2） 拆除牽引車側(cè)裙板，阻力系數(shù)增加2 counts，說(shuō)明牽引車側(cè)裙板的整流作用不明顯，減阻效果很弱.

方案3（圖5 中框3 與框4）拆除導(dǎo)流罩和領(lǐng)口板，阻力系數(shù)升高28 counts，驗(yàn)證了導(dǎo)流罩和領(lǐng)口板對(duì)于掛車貨箱正面位置的導(dǎo)流作用，如圖6 中煙流法流場(chǎng)展示圖所示，其具有較好的整車減阻效果.

圖6 煙流法流場(chǎng)展示圖Fig.6 The flow field display diagram of the smoke flow method

方案4（圖5 中框3） 為了區(qū)分領(lǐng)口板和頂部導(dǎo)流罩的具體導(dǎo)流作用，重新安裝領(lǐng)口板，結(jié)果顯示該方案相比于前方案的阻力系數(shù)值有所增加，但在理想情況下，安裝領(lǐng)口板能夠在一定程度上通過(guò)引導(dǎo)側(cè)方氣流降低貨箱前端正壓的方式，起到減阻的作用，顯然該領(lǐng)口板未起到減阻的作用.

方案5（圖5中框5） 拆掉遮陽(yáng)板，阻力系數(shù)降低3 counts，說(shuō)明遮陽(yáng)板對(duì)氣動(dòng)阻力有一定的影響.

方案6（圖5中框6） 拆掉后視鏡，阻力系數(shù)降低46 counts，說(shuō)明后視鏡的阻力系數(shù)貢獻(xiàn)很大，須要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的減阻外形設(shè)計(jì).

根據(jù)上述方案得到各部件的阻力系數(shù)貢獻(xiàn)如圖7 所示.掛車側(cè)裙板對(duì)于減小氣動(dòng)阻力系數(shù)的貢獻(xiàn)較大，能夠合理改善車底部流場(chǎng)環(huán)境，有效防止外側(cè)流場(chǎng)氣流進(jìn)入車底部流場(chǎng)，通過(guò)減小前、后壓差實(shí)現(xiàn)減阻.導(dǎo)流罩對(duì)整車氣動(dòng)阻力系數(shù)具有很大影響，作為氣流流入的起始接觸部件，導(dǎo)流罩的設(shè)計(jì)尤為重要，通過(guò)其自身形狀以及和其他部件的配合作用，將氣流以合適的姿態(tài)引導(dǎo)至后方流場(chǎng)，減小前方壓力，能夠在很大程度上減小整車氣動(dòng)阻力.本文重新設(shè)計(jì)導(dǎo)流罩形狀及其與領(lǐng)口板的整體造型，以降低氣動(dòng)阻力系數(shù).另外，后視鏡對(duì)整車氣動(dòng)阻力系數(shù)有較大的影響，本文重新設(shè)計(jì)后視鏡，涉及外形尺寸、表面曲率、整體造型等方面.表1 為各部件拆除、安裝后的減阻效果.

表1 各部件拆除、安裝后的減阻效果Tab.1 Removal/installation drag reduction effect of each component

圖7 不同部件對(duì)阻力系數(shù)的貢獻(xiàn)Fig.7 Contribution of different components to the drag coefficient

3 平頭卡車減阻設(shè)計(jì)與比例模型風(fēng)洞試驗(yàn)分析

首先，優(yōu)化設(shè)計(jì)后視鏡、導(dǎo)流罩和領(lǐng)口板等部件，并對(duì)其減阻效果進(jìn)行驗(yàn)證；然后，在平頭卡車貨箱尾流區(qū)加裝尾部導(dǎo)流片，并通過(guò)不同參數(shù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)得到減阻效果較好的導(dǎo)流片延伸長(zhǎng)度與延伸角度；同時(shí)，給出最終的車身表面部件及減阻附件的減阻設(shè)計(jì)組合方案，并開(kāi)展風(fēng)洞試驗(yàn)驗(yàn)證.

3.1 后視鏡減阻設(shè)計(jì)及試驗(yàn)研究

后視鏡較大的前迎風(fēng)面會(huì)造成很大的氣動(dòng)阻力，須對(duì)后視鏡造型進(jìn)行重新設(shè)計(jì).首先，改變迎風(fēng)面曲率，方案7 減小后視鏡迎風(fēng)面的曲率半徑，如圖8所示，該造型設(shè)計(jì)會(huì)使得后視鏡迎風(fēng)面氣流得到加速，降低迎風(fēng)面的表面壓力，同時(shí)能夠使迎風(fēng)面流入的氣流通過(guò)后視鏡流到距離車身本體更遠(yuǎn)的位置，有效降低駕駛室與后視鏡區(qū)域正壓.方案8 將原分體式后視鏡［圖9（a）］替換為整體式的后視鏡［圖9（b）］，整體后視鏡造成的氣流分離相對(duì)較弱，由于取消了中間縫隙，迎風(fēng)面積略大于原后視鏡，但是原來(lái)從縫隙穿過(guò)的氣流直接撞擊在前迎風(fēng)面，轉(zhuǎn)而流向后視鏡兩側(cè).由于前迎風(fēng)面弧度的存在，更多氣流流向后視鏡外側(cè)，即遠(yuǎn)離車身流場(chǎng)，能夠減小前端壓力，降低整車氣動(dòng)阻力.

圖8 后視鏡曲率變化示意圖（前凸部分為改變后）Fig.8 Schematic diagram of curvature change of rearview mirror（the front convex part is after change）

圖9 后視鏡減阻方案展示圖Fig.9 Diagram of drag reduction scheme of rearview mirror

試驗(yàn)結(jié)果如表2所示，方案7的阻力系數(shù)略微減小，本研究并未更深入地對(duì)最佳的表面曲率進(jìn)行探索，但仍證明了該減阻方案的有效性.方案8 在試驗(yàn)中具有很好的減阻效果，該方案能夠有效改變駕駛室和后視鏡周圍流場(chǎng)形態(tài)，起到降低整車包括后視鏡前、后壓差的效果，減阻效果明顯，較初始模型降低了12 counts.

表2 后視鏡改型方案結(jié)果Tab.2 The results of the rearview mirror modification schemes

3.2 導(dǎo)流罩與領(lǐng)口板減阻設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究

卡車導(dǎo)流罩減阻造型設(shè)計(jì)，一方面要考慮導(dǎo)流罩對(duì)貨箱的包裹作用，以更好地引導(dǎo)氣流從駕駛室流向貨箱；另一方面要考慮導(dǎo)流罩本身的阻力，盡量降低其前端迎風(fēng)面區(qū)域的正壓.導(dǎo)流罩對(duì)貨箱的包裹作用由導(dǎo)流罩的末端高度和寬度等幾何參數(shù)決定，而導(dǎo)流罩本身的阻力則是由導(dǎo)流罩迎風(fēng)面的造型決定的.兩側(cè)的領(lǐng)口板對(duì)整車阻力系數(shù)的影響主要取決于其向后延伸的角度和末端的側(cè)向位置，以及與導(dǎo)流罩的連接配合方式.

如圖10 所示，方案9 將頂部導(dǎo)流罩的延伸長(zhǎng)度縮短，領(lǐng)口板無(wú)變化.風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果顯示，阻力系數(shù)降低了4 counts，說(shuō)明起到了一定的減阻效果，但是影響有限.

圖10 方案9試驗(yàn)與模型對(duì)比圖Fig.10 Scheme 9 test diagram and model comparison diagram

如圖11和圖12所示，方案10換為造型1的導(dǎo)流罩，將導(dǎo)流罩前端稍微扁平化，同時(shí)將導(dǎo)流罩前端向中央對(duì)稱面收縮，使側(cè)面的角度內(nèi)切4°，領(lǐng)口板前端同時(shí)跟隨導(dǎo)流罩內(nèi)切而向車內(nèi)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣對(duì)貨箱的包裹作用略有擴(kuò)大.結(jié)果顯示整車阻力系數(shù)降低4 counts，具有一定的減阻效果.增加對(duì)貨箱的包裹，在一定程度上能夠減阻.

圖11 方案10試驗(yàn)與模型對(duì)比圖Fig.11 Scheme 10 test diagram and model comparison diagram

圖12 造型1與造型2模型比較圖（紫色為造型1）Fig.12 Model comparison between model 1 and model 2（dark color is model 1）

如圖13 所示，方案11 替換為造型2 的導(dǎo)流罩，這款造型將導(dǎo)流罩與領(lǐng)口板向中央對(duì)稱面收縮，使得側(cè)面的角度內(nèi)切4°，并將前端極大扁平化，降低了前端高度，使得氣流在由頂蓋流向?qū)Я髡謺r(shí)更加平滑，能夠減小導(dǎo)流罩前迎風(fēng)面壓力.相比于BASE 方案，阻力系數(shù)降低了9 counts，說(shuō)明導(dǎo)流罩前端的迎風(fēng)造型對(duì)整車阻力有很大的影響.

圖13 方案11試驗(yàn)與模型對(duì)比圖Fig.13 Scheme 11 test diagram and model comparison diagram

如圖14 所示，方案12 使用了另外一款導(dǎo)流罩，將前迎風(fēng)面在車身縱向縮短一定距離，縮短至駕駛室天窗的后方，維持后端高度不變，領(lǐng)口板保持不變.相比于BASE 方案，阻力系數(shù)降低了6 counts，試驗(yàn)結(jié)果再次表明導(dǎo)流罩前端造型尤其是前迎風(fēng)面的高度對(duì)整車氣動(dòng)性能有較大的影響.

圖14 方案12試驗(yàn)與模型對(duì)比圖Fig.14 Scheme 12 test diagram and model comparison diagram

導(dǎo)流罩和領(lǐng)口板改型方案結(jié)果如表3 所示.導(dǎo)流罩前端延伸長(zhǎng)度和導(dǎo)流罩對(duì)后方貨箱包裹作用所帶來(lái)的減阻效果有限，但導(dǎo)流罩前迎風(fēng)面的高度對(duì)于氣動(dòng)阻力系數(shù)有較大影響.方案9、方案10導(dǎo)流罩的前端改型，減阻效果較小，當(dāng)對(duì)兩側(cè)領(lǐng)口板前端傾斜角度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，能夠使其對(duì)貨箱的包裹作用更為有效，從而實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的減阻效果.當(dāng)迎風(fēng)面高度較低時(shí)，能夠很好地將前方來(lái)流過(guò)渡到卡車后方，減小導(dǎo)流罩前端正壓.如圖15 所示，當(dāng)前端伸長(zhǎng)長(zhǎng)度減小但后端高度不變時(shí)，前方來(lái)流迅速由此流向后方，使得上端面正壓稍有減小，但相比減小前端高度，該方法上端面會(huì)有更多一部分氣流直接沖擊到導(dǎo)流罩上端面，因此正壓減小相對(duì)較少，方案12 對(duì)于整車的減阻效果要弱于方案11.

圖15 方案11與方案12導(dǎo)流罩對(duì)比圖（紫色為方案12）Fig.15 Scheme 11 and scheme 12 shroud comparison diagram（dark color is scheme 12）

3.3 貨箱尾部導(dǎo)流片設(shè)計(jì)及試驗(yàn)研究

使用貨箱尾部導(dǎo)流片降低氣動(dòng)阻力，如圖16 所示，并研究導(dǎo)流片延伸長(zhǎng)度l和延伸角度α 參數(shù)對(duì)卡車減阻效果的影響.尾部導(dǎo)流片能夠改善氣流與車身的分離狀況，減小貨箱尾部能量損耗，達(dá)到降低整車氣動(dòng)阻力的效果.本文開(kāi)展了導(dǎo)流片延伸角度和延伸長(zhǎng)度的試驗(yàn)設(shè)計(jì)，組成9 種減阻導(dǎo)流片方案.試驗(yàn)結(jié)果顯示，導(dǎo)流片延伸角度一致時(shí)，較短的導(dǎo)流片長(zhǎng)度（80 mm）有更好的減阻效果；導(dǎo)流片延伸長(zhǎng)度一致時(shí)，較小的延伸角度（15°）有較好的減阻效果，如表4所示.

表4 尾部導(dǎo)流片工況方案結(jié)果Tab.4 The results of the tail deflector working condition scheme

圖16 尾部導(dǎo)流片方案示意Fig.16 Tail deflector scheme schematic

貨箱尾部導(dǎo)流片使得尾部氣流的分離大部分發(fā)生在導(dǎo)流片上而非貨箱后端面上，減小負(fù)壓區(qū)域，同時(shí)使得貨箱后方形成的渦流更加遠(yuǎn)離卡車，能夠減少車輛行駛的能量損耗.但是，當(dāng)導(dǎo)流片內(nèi)傾角度變大，由于導(dǎo)流作用的存在，尾部渦流與貨箱距離變近，帶來(lái)尾部附近更大的湍動(dòng)能，加大整車氣動(dòng)阻力，使得減阻效果有所減弱，在同樣長(zhǎng)度下，較小的內(nèi)傾角有更好的減阻效果.

3.4 減阻設(shè)計(jì)組合方案風(fēng)洞試驗(yàn)

由于各個(gè)部件對(duì)整車的減阻效果存在耦合關(guān)系，需要對(duì)各部件的組合工況進(jìn)行試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證整體的減阻效果.

將減阻效果較優(yōu)的后視鏡、導(dǎo)流罩、領(lǐng)口板以及貨箱尾部導(dǎo)流片設(shè)計(jì)方案組合安裝，通過(guò)風(fēng)洞試驗(yàn)測(cè)量其整體減阻效果.組合方案將BASE 工況中的后視鏡替換為整體后視鏡（方案8），導(dǎo)流罩與領(lǐng)口板替換為改型款式（方案11），添加傾角15°、長(zhǎng)度80 mm 的尾部導(dǎo)流片（方案21）.試驗(yàn)結(jié)果顯示阻力系數(shù)相比于初始模型降低了33 counts，減阻效果約為7%，具有較好的整體減阻效果，在整車行駛過(guò)程中對(duì)于安全性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性等方面都起到重要的作用.

4 結(jié)論

本文開(kāi)展了一款車身開(kāi)發(fā)初期的平頭卡車的減阻設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究.通過(guò)對(duì)初始模型風(fēng)洞試驗(yàn)分析，確定初始模型中具有減阻潛力的區(qū)域與部件，以及不同部件的阻力系數(shù)的貢獻(xiàn)；然后重新設(shè)計(jì)后視鏡、導(dǎo)流罩、領(lǐng)口板，同時(shí)應(yīng)用貨箱尾部導(dǎo)流片改善尾部流場(chǎng).

優(yōu)化迎風(fēng)面表面曲率的后視鏡與整體式后視鏡的氣動(dòng)阻力系數(shù)分別降低2 counts 與12 counts，整體造型的變化對(duì)整車氣動(dòng)性能的減阻效果優(yōu)于前迎風(fēng)面曲率變化.

導(dǎo)流罩與領(lǐng)口板的重新設(shè)計(jì)結(jié)果表明，導(dǎo)流罩前端迎風(fēng)面形狀與高度對(duì)整車氣動(dòng)性能有較大影響，較低的導(dǎo)流罩前端面高度具有更好的減阻效果，阻力系數(shù)降低9 counts.

貨箱尾部導(dǎo)流片改變了尾部流場(chǎng)形態(tài)，導(dǎo)流片長(zhǎng)度相同時(shí)，內(nèi)傾角較小的減阻效果較好，內(nèi)傾角相同時(shí)，長(zhǎng)度較短的導(dǎo)流片有較好的減阻趨勢(shì)，最佳減阻效果能夠降低24 counts.

將減阻效果較優(yōu)的車身表面部件及減阻附件設(shè)計(jì)方案集成，形成整車減阻設(shè)計(jì)方案，相對(duì)初始模型，整車風(fēng)阻系數(shù)降低33 counts，減阻效果約為7%，獲得了最佳的減阻效果，對(duì)于該平頭重型卡車的氣動(dòng)減阻設(shè)計(jì)具有較好的指導(dǎo)意義.