Оптимизация геометрических параметров кузова автомобиля по аэродинамическим характеристикам

• Автор: Узбеков, Фуад Минирович
• Шифр специальности: 05.05.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 164 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ

ХАРАКТЕРИСТИК АВТОМОБИЛЯ

1.1. Основные аэродинамические характеристики автомобиля

1.2. Экспериментальные методы исследования аэродинамических характеристик автомобиля .
, Р
1.2.1. Методы исследования аэродинамических характеристик автомобиля в аэродинамических трубах . .

1.2.2. Условия моделирования движения автомобиля .

1.2.3. Исследования аэродинамических характеристик автомобиля визуальными методами . .

1.2.4. Исследования аэродинамических характеристик автомобиля в дорожных условиях

1.3. Эмпирические методы исследования аэродинамических характеристик автомобиля
1.4. Теоретические методы исследования аэродинамических характеристик автомобиля
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ
ХАРАКТЕРИСТИК АВТОМОБИЛЯ . .
2.1. Постановка задачи теоретического исследования аэродинамических характеристик автомобиля .
2.2. Вывод уравнения зависимости подъемной сипы автомобиля от его геометрических параметров .
2.3. Методы определения лобового сопротивления
и продольного момента автомобиля
2.4. Постановка задачи оптимизации .
2.5. Выбор критерия оптимизации
2.6. Выбор независимых параметров оптимизации
2.7. Алгоритм оптимального поиска
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ
ХАРАКТЕРИСТИК АВТОМОБИЛЯ .
3.1. Экспериментальные исследования модели гоночного автомобиля в аэродинамической трубе
3.1.1. Описание установки, экспериментальной модели и приборов, используемых в экспериментальном исследовании .
3.1.2. Программа проведения экспериментального исследования
3.1.3. Методика комплексного исследования характеристик автомобиля в аэродинамической трубе
3.1.4. Анализ точности и обработка результатов экспериментальных исследований
3.2. Натурный эксперимент в дорожных условиях
3.2.1. Объект исследований. Аппаратура и оборудование для аэродинамических испытаний. Условия проведения опытов
3.2.2. Программа и комплексная методика проведения дорожных экспериментов .
4. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ .
4.1. Результат решения оптимизационной задачи
4.2. Анализ математических моделей описания аэродинамических характеристик автомобиля по результатам экспериментальных исследований . . .
4.3. Анализ причин несовпадения натурных и модельных экспериментов по фактору подъемной силы. . .
4.4. Анализ эпюр распределения давления воздуха по поверхности кузова гоночного автомобиля.
4.5. Влияние утла скольжения на аэродинамические
характеристики гоночного автомобиля
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Коэффициент лобового сопротивления Сх характеризует аэродинамические сипы, препятствующие движению автомобиля. Начиная со скоростей движения, превышающих мс, величина этой силы превосходит рис. Основными компонентами лобового сопротивления являются профильное и индуктивное . Последнее непосредственно связано с подъемной силой, действующей на автомобиль. Коэффициент подъемной сипы характеризует действие вертикальных аэродинамических сил на автомобиль. Если величина этого коэффициента имеет положительный знак, то статические нормальные реакции на колесах автомобиля будут больше динамических. Это приводит к тому, что при движении с большими скоростями уменьшается сцепление колес с дорожным полотном, в результате чего ухудшаются параметры устойчивости и управляемости ,. Коэффициент продольного аэродинамического момента ту характеризует распределение нормальных реакций, действующих на автомобиль сил, относительно начала координат. При движении автомобиля желательно, чтобы продольный момент имел величину, распределяющую нормальные аэродинамические силы пропорционально нормальным статическим нагрузкам на колесах автомобиля. В этом случае не изменятся проектные динамические и другие параметры движения автомобиля . Описание взаимодействия этих деталей с воздушной средой аналитическими методами не предоставляется возможным, поэтому при оценке величины лобового сопротивления основное внимание уделяется экспериментальным методам. Для определения величины подъемной силы нет необходимости учитывать вклад отдельных деталей кузова ,. Поэтому рассматривается целиком конструкция формы кузова, по которой и определяется как аналитически, так и экспериментально величина подъемной силы, действующей на автомобиль при его движении. Первые аэродинамические исследования автомобилей ,,, 4 показали, что, вопервых, нет единого взгляда на методику моделирования движения автомобиля и, вовторых, для достижения удовлетворительной точности исследований необходимы специальные автомобильные аэродинамические установки. В г. Форд построена первая аэродинамическая труба, предназначенная для изучения взаимодействия моделей автомобиля, выполненных в масштабе , с воздушной средой. Необходимость увеличения точности исследований привела к созданию полноразмерной специализированной аэродинамической установки . В настоящее время все крупные автомобильные фирмы и научноисследовательские центры автомобильной промышленности имеют аэродинамические трубы для испытания масштабных и натурных образцов автомобилей. Сравнительная оденка работы различных аэродинамических труб ,,7 по определению аэродинамических характеристик нескольких автомобилей показала, что расхождение результатов, полученных на этих установках, не превышает при скоростях набегающего потока мс. Результатом исследований явилось подтверждение высокого совпадения получаемых в различных аэродинамических трубах данных, несмотря на различие в подходах к вопросу моделирования, а также хорошее совпадение их с результатами дорожных испытаний, проводимых по самым различным методикам. Исследование аэродинамических характеристик автомобилей проводится и в некоторых отечественных аэродинамических трубах Казанского и Московского 1,9, авиационных институтов. Эти трубы замкнутого типа с открытой рабочей частью, в которых земля моделируется с помощью неподвижного экрана. В работах , нет достаточно полного обоснования возможности перерасчета результатов экспериментальных исследований на натурные объекты. В настоящее время наиболее всестороннее и достаточно обоснованное исследование аэродинамических характеристик автомобилей проводится в аэродинамической трубе института механики МГУ 1,, , которая оснащена шестикомпонентными весами и результаты измерений непосредственно обрабатываются на ЭВМ. Сопоставление результатов аэродинамических продувок моделей автомобилей с экспериментальными результатами, полученными при испытании автомобилей в натурных дорожных условиях, показывает возможность использования полученных на установке данных для аэродинамической доводки кузова автомобиля.