Улучшение обтекаемости легкового автомобиля путем совершенствования параметров кузова

• Автор: Переверзев, Сурен Борисович
• Шифр специальности: 05.05.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 155 с. : ил.

АННОТАЦИЯ диссертации С.Б. Переверзева “Улучшение обтекаемости легкового автомобиля путем совершенствования параметров кузова”
Исследован механизм обтекания легкового автомобиля для определения основных, влияющих на его аэродинамику, параметров кузова.
Получены математические зависимости, устанавливающие взаимосвязь аэродинамических характеристик легкового автомобиля с конструктивными параметрами кузова.
Исследованы особенности обтекания кормовой- части легкового автомобиля, установлена зависимость его аэродинамического сопротивления от формы задней панели кузова.
Установлена зависимость аэродинамического сопротивления легкового автомобиля от угла натекания воздушного потока с использованием нового оценочного показателя-коэффициента бокового обтекания.
Разработана методика выбора конструктивных и установочных параметров навесных аэродинамических элементов для легковых автомобилей с кузовами различного типа.
Приведены результаты стендовых и дорожных аэродинамических испытаний масштабных моделей и натурных автомобилей с кузовами различного типа, а также оборудованных навесных элементов.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ВЫПОЛНЕННЫХ РАБОТ И ПОСТАНОВКА

ЗАДАЧ ДАННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

ГЛАВА 2. АНАЛИТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ КУЗОВА НА ОБТЕКАЕМОСТЬ АВТОМОБИЛЯ
2.1. Исследование механизма обтекания
автомобильного кузова
2.2. Влияние формы и параметров кузова на
аэродинамические характеристики автомобиля
2.3. Зависимость аэродинамического сопротивления автомобиля и действующей на него подъемной силы от формы
кормовой части кузова
2.4. Исследование влияния навесных элементов на аэродинамические свойства автомобиля
2.5. Влияние угла натекания воздушного потока на аэродинамическое сопротивление автомобиля
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ АВТОМОБИЛЕЙ
3.1. Стендовые испытания моделей автомобилей
в аэродинамической трубе
3.2. Дорожные испытания автомобилей
ГЛАВА 4. ПОВЫШЕНИЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ АВТОМОБИЛЯ ПУТЕМ
УЛУЧШЕНИЯ ОБТЕКАЕМОСТИ КУЗОВА
4.1. Повышение безопасности, топливной экономичности и скоростных свойств автомобиля
4.2. Улучшение экологии окружающей среды путем совершенствования аэродинамики автомобиля
ГЛАВА 5. МЕТОДИКИ И ОБЪЕКТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ
5.1. Объекты и методы стендовых испытаний
5.2. Объекты и методы дорожных испытаний
6. ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
7. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
8. ПРИЛОЖЕНИЕ. АКТ ВНЕДРЕНИЯ

Совершенствование аэродинамики легкового автомобиля путем улучшения обтекаемости кузова является одним из направлений повышения его безопасности, топливной экономичности, скоростных и динамических свойств, эргономичности и эклогичности. Для разработки мероприятий по улучшению обтекаемости автомобиля на стадии его проектирования необходимы математические зависимости, связывающие аэродинамические характеристики с основными формообразующими параметрами кузова. Наличие таких зависимостей позволит в процессе художественного конструирования целенаправленно вносить изменения в форму кузова, имея при этом возможность количественной оценки степени влияния этих изменений и дополнений на аэродинамические характеристики проектируемого автомобиля.
Одним из путей решения этой задачи является аппроксимация результатов экспериментальных исследований крупномасштабных моделей автомобилей в аэродинамический трубе и получение математических формул, устанавливающих взаимосвязь аэродинамических коэффициентов с конструктивными и установочными параметрами кузова и навесных элементов на нем. При этом важно обеспечить достаточно высокую точность результатов испытаний моделей в аэродинамической трубе, что определяется уровнем их геометрического и кинематического подобия с натурой, а также степенью имитации факторов масштабного моделирования при проведении трубных экспериментов.
На решение этих вопросов и дальнейшее совершенствование аэродинамического проектирования отечественных легковых автомобилей и направлена данная диссертационная работа.

2.3. Зависимость аэродинамического сопротивления автомобиля и действующей на него подъемной силы от формы кормовой части кузова
Аэродинамическое сопротивление автомобиля и действующая на него подъемная сила зависят от характера обтекания кормовой части кузова. В свою очередь характер обтекания кормовой части кузова зависит от ее формы, в том числе в плане. В разделе 2.1 был рассмотрен механизм обтекания легкового автомобиля, в том числе особенности обтекания кормовой части кузовов различного типа. Характерным при этом является отрыв стекающих с боковин и крыши кузова воздушных потоков от его кормовой части. Оторвавшиеся потоки совершают циркулирующие движения, а их оси располагаются перпендикулярно к натекающему невозмущенному воздушному потоку и параллельно к линии отрыва. При этом, в зависимости от формы кормовой части, движение оторвавшихся вихревых потоков может быть двухмерным или трехмерным. В работе [6] показано движение вихрей, вращающихся поперечно к натекающему воздушному потоку внутри двухмерного спутного следа, для автомобилей с кузовом: “седан”, “хэтчбек” и “универсал”. При этом для каждой из трех форм кормовой части автомобиля наблюдается по два вихря, вращающихся навстречу друг другу. Нижний вихрь вращается против часовой стрелки, он переносит частицы грязеводяной суспензии на заднюю стенку кузова автомобиля. Верхний вихрь вращается в противоположную сторону - по часовой стрелке. После отрыва воздушного потока от поверхности кузова в вихревом следе образуется два противоположно вращающихся продольных вихря, которые при кузове “универсал” индуцируют восходящий поток, а при кузовах “седан” и “хэтчбек” - нисходящий поток в вихревом следе за автомобилем.
При форме кузова “универсал” пара вихрей поднимается в направлении потока и перемещается к плоскости симметрии. У кузовов “седан” и “хэтчбек” вихри в доль потока опускаются к дороге и перемещаются наружу. Эти продольные вихри являются продолжением описанных выше поперечных вихрей.