Влияние аэродинамики на формообразование кузова при проектировании автомобиля

• Автор: Кутяев, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 05.05.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 137 с. : ил.

АННОТАЦИЯ
диссертации A.B. Кутяева «Влияние аэродинамики на формообразование кузова при проектировании автомобиля»
Для расширения банка расчетных данных, необходимых при аэродинамическом проектировании автомобиля, путем аппроксимации результатов параметрических испытаний крупномасштабной модели получены расчетные зависимости, связывающие аэродинамическое сопротивления проектируемого автомобиля с геометрическими параметрами кузова.
Установлена степень влияния геометрических и установочных параметров кузова на его аэродинамическое сопротивление и получены связывающие их эмпирические зависимости для использования в процессе художественного конструирования автомобиля.
Разработаны рекомендации по совершенствованию методики модель-> ных аэродинамических испытаний в направлении повышения их точности путем уменьшения влияния факторов масштабного моделирования.
Разработаны и научно обоснованы технические требования к масштабным моделям и методика использования их быстрого прототипирования путем послойного наложения композитного материала для художественного и аэродинамического проектирования автомобиля.
Проведены испытания крупномасштабных корковых моделей для установления возможностей снижения аэродинамического сопротивления перспективных легковых автомобилей путем улучшения формы кузова и параметров его обтекаемости.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ РАССМАТРИВАЕМОГО ВОПРОСА.
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
ГЛАВА 2. ИСПЫТАНИЯ МАСШТАБНОЙ МОДЕЛИ АВТОМОБИЛЯ
В АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ ТРУБЕ
2.1.Описание экспериментальной установки
2.2. Методика проведения аэродинамического эксперимента
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ФОРМЫ И ПАРАМЕТРОВ КУЗОВА НА ОБТЕКАЕМОСТЬ АВТОМОБИЛЯ
3.1. Расчетные зависимости, устанавливающие взаимосвязь коэффициента Сх автомобиля с параметрами кузова
3.2. Взаимосвязь формы и параметров кузова с аэродинамикой автомобиля
3.3. Возможности снижения Сх автомобиля путем оптимизации формы кузова
ГЛАВА 4. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ МОДЕЛЬНЫХ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ
4.1.Требования к масштабным моделям автомобилей
4.2. Влияние факторов масштабного моделирования на аэродинамические характеристики автомобиля
4.3 Технико-экономическая эффективность использования модельных аэродинамических испытаний при проектировании автомобиля.. 110.
5. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
6. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
7. ПРИЛОЖЕНИЕ. АКТЫ ВНЕДРЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Современный технический уровень производства открывает широкие перспективы для проектирования автомобиля. Технологии и, следовательно, возможности формообразования, оказывают непосредственное влияние на дизайнерское проектирование кузова.
Все большую актуальность приобретает сейчас проблема развития методов художественного конструирования автомобиля.
Для успешной деятельности и развития современного промышленного предприятия его стратегия должна отвечать таким целям, как повышение конкурентоспособности продукции, сокращение сроков выхода продукции на рынок, уменьшение общих затрат на производство. Эволюция инженерных технологий привела к смене принципов проектирования высокотехнологичных промышленных изделий и взаимодействия специалистов, участвующих в этом процессе. Надо отметить, что тема, затрагивающая особенности дизайнерского проектирования в контексте производства, мало изучена.
На настоящий момент отсутствует единая методика создания и использования трехмерной электронной модели промышленного изделия. Помимо общих вопросов не выявлены способы и подходы к современному дизайнерскому проектированию, которое серьезно трансформировалось в связи с бурным развитием пакетов трехмерного моделирования. А ограниченный набор исследуемых в современных работах показателей практически никак не затрагивает вопросы влияния компьютерных средств моделирования на художественный облик проектируемых изделий. Так же не разработаны теоретические основы системы «дизайн-конструкция-технологичность».
Основной задачей автомобильного дизайна является повышение технического уровня и конкурентоспособности проектируемых автомобилей. При этом есть возможность непосредственного влияния на технический уровень и конкурентоспособность скоростных автотранспортных средств путем
совершенствования их аэродинамических свойств, достигаемого за счет от-

ги м; Вм - ширина модели, м; с1шт - диаметр штанги, м; Г,„ - длина ленточного подвеса, м; Ьл - ширина ленты, м.
Измерение аэродинамических характеристик модели автомобиля с подвижным экраном производилось шестикомпонентными весами, показания которых передавались на компьютер и после соответствующей математической обработки выдавались в виде численных значений всех шести аэродинамических коэффициентов. Полученные табличные данные анализировались и по ним строились графические зависимости, связывающие аэродинамические коэффициенты с параметрами кузова.
Оценка погрешности измерений в аэродинамической трубе А- 6.
Значение коэффициента аэродинамического сопротивления Сх масштабной модели автомобиля определялось по результатам ее экспериментальных исследований в аэродинамической трубе. Вначале на установленных в рабочей части трубы аэродинамических весах измерялась сила аэродинамического сопротивления модели Р, составляющая:
Рш = 0,5С«рв У«2 /-м
Затем посредством компьютера определялась величина коэффициента по формуле:
С£ = Р$/0,5рв V* Рм
Здесь: Р, С1 - сила и коэффициент аэродинамического сопротивления модели;
рв - плотность воздуха, определяемая по формуле:
Рв = У,А
где ув - удельный вес воздуха; ц - скоростной напор;
Рет — скорость невозмущенного воздушного потока;
- лобовая плшцадь (площадь «миделя») модели.
Относительная инструментальная погрешность определения коэффициента аэродинамического сопротивления модели автомобиля складывается из погрешности измерения силы аэродинамического сопротивления ДРу/, погрешности измерения скорости невозмущенного потока ДРМ, погрешности измерения давления воздуха Дрв, погрешности измерения температуры воздуха АТП, погрешности измерения лобовой площади модели ДРМ.
Таким образом, суммарная относительная инструментальная погрешность равна: