Методологические основы аэродинамического проектирования магистральных автопоездов

• Автор: Евграфов, Анатолий Николаевич
• Шифр специальности: 05.05.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 360 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА! СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ В
ОБЛАСТИ АВТОМОБИЛЬНОЙ АЭРОДИНАМИКИ.
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
ГЛАВА 2. АНАЛИТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ФАКТОРОВ НА АЭРОДИНАМИКУ АВТОПОЕЗДА
2.1. Исследование процесса обтекания магистрального
автопоезда
2.2. Влияние типа, формы и расположения кабины на
аэродинамику головной части автопоезда
2.3. Зависимость коэффициента Сх автопоезда от превышения кузова над кабиной и расстояния между тягачом и прицепом
2.4. Зависимость коэффициента Сх от радиуса закругления
фронтальных кромок кабины и кузова
2.5. Влияние расположения кузова относительно поверхности дороги на аэродинамические характеристики автопоезда
2.6. Влияние конструктивных параметров колёсного движителя
на Сх автопоезда
2.7. Расчётное определение лобовой площади автопоезда
2.8. Влияние параметров воздушной среды на обтекаемость
автопоезда
2.9. Краткие выводы по главе
ГЛАВА 3. РАСЧЁТНЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТАВЛЯЮЩИХ
АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ МАГИСТРАЛЬНОГО АВТОПОЕЗДА
3.1. Научное обоснование и структурная схема разработанного
метода
3.2. Методика определения аэродинамического сопротивления
головной части автопоезда

3.3. Расчёт аэродинамического сопротивления кузова (системы
кузовов)
3.4. Расчёт аэродинамического сопротивления подднищевой
зоны автопоезда
3.5. Расчёт сопротивления подкапотного пространства тягача
автопоезда
3.6. Определение аэродинамического сопротивления
дополнительных конструктивных элементов на кабине и кузове
3.7. Краткие выводы по главе
ГЛАВА 4. МЕТОДИКА РАСЧЕТА КОНСТРУКТИВНЫХ И
УСТАНОВОЧНЫХ ПАРАМЕТРОВ ВНЕШНИХ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ
4.1. Обоснование установки, места расположения и типа
аэродинамических устройств
4.2. Расчёт параметров лобового обтекателя на крыше кабины
4.3. Расчёт параметров дополнительных аэродинамических
элементов на кабине и кузове
4.4. Влияние внешних аэродинамических устройств на
обтекаемость автопоезда
4.5. Краткие выводы по главе
ГЛАВА 5. МЕТОДИКА АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
МАГИСТРАЛЬНОГО АВТОПОЕЗДА
5.1. Алгоритм и задачи аэродинамического проектирования
автопоезда
5.2. Требования к масштабным моделям и макетам автопоездов
при испытаниях в аэродинамических трубах
5.3. Способ учёта влияния загромождения рабочей части трубы
на аэродинамические характеристики модели или макета автопоезда
5.4. Метод последовательной аэродинамической оптимизации
автопоезда на основе модельных исследований
5.5. Методика переноса результатов испытаний масштабных
моделей и макетов на натурные автопоезда

5.6. Краткие выводы по главе
ГЛАВА 6. ПОВЫШЕНИЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ И ЭКОЛОГИ-
ЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПУТЁМ УЛУЧШЕНИЯ ОБТЕКАЕМОСТИ АВТОПОЕЗДА
6.1. Влияние фактора обтекаемости на расход топлива
автопоезда
6.2. Возможности повышения топливной экономичности и
производительности магистральных автопоездов
6.3. Повышение безопасности движения и экологических
показателей автопоезда
6.4. Краткие выводы по главе
ГЛАВА 7. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АЭРОДИНАМИ-
ЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАГИСТРАЛЬНЫХ АВТОПОЕЗДОВ
7.1. Весовые испытания масштабных моделей автопоездов с
мероприятиями по улучшению обтекаемости
7.2. Дренажные испытания моделей автопоездов с
аэродинамическими элементами и кабинами различного типа
7.3. Дорожные испытания магистральных автопоездов
7.4. Краткие выводы по главе
ГЛАВА 8. РЕАЛИЗАЦИЯ СОЗДАННЫХ МЕТОДИК И РАЗРАБОТОК
ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ПЕРСПЕКТИВНЫХ АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ И ПРОГНОЗИРОВАНИИ ИХ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
8.1. Совершенствование аэродинамических показателей
модернизируемых и перспективных магистральных автопоездов
8.2. Прогнозирование аэродинамических свойств перспективных
автотранспортных средств
8.3. Краткие выводы по главе
ГЛАВА 9. МЕТОДЫ, НАУЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И АППАРАТУРА,
РАЗРАБОТАННЫЕ И ИСПОЛЬЗОВАВШИЕСЯ ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ

потоком воздуха. При движении седельного автопоезда (рис. 2.1,а) натекающий на него воздушный поток вначале взаимодействует с передней стенкой кабины тягача, результатом чего является лобовое сопротивление кабины. Обтекая далее фронтальные кромки кабины, которые, как отмечалось выше, зачастую выполняются с малыми радиусами закругления, воздушный поток уплотняется и срывается по периметру её лобовой части, с образованием выступающих сверху и по бокам зон оторвавшегося завихрённого и уплотнённого воздуха, который вынужден огибать основной натекающий на автопоезд поток воздуха. При этом натекающий воздушный поток дробится, завихрясь сзади кабины, попадая на боковые стенки кузова и под него, где взаимодействует с элементами ходовой части и трансмиссии. Другая часть натекающего на автопоезд воздушного потока, «ударившись» о выступающую над кабиной переднюю стенку кузова, создаёт сопротивление давления этой его части. При этом, в результате взаимодействия потока воздуха с фронтальными кромками передней стенки кузова по её периметру, также как на кабине, образуются зоны уплотнённого и завихрённого воздуха. Подобные воздушные зоны достаточно устойчивы и перемещаются вместе с автопоездом. По результатам наших исследований протяжённость таких зон турбулентного и уплотнённого воздуха в зависимости от скорости автопоезда, составляет от 0,2 до 0,3 длины кабины и кузова. Наличие отмеченных зон уплотнённого воздуха увеличивает лобовую площадь автопоезда. При высоких скоростях движения, порядка 100 км/ч, реальная фронтальная площадь взаимодействия имеющего малозакруглённые передние кромки на кабине и кузове седельного автопоезда с натекающим воздушным потоком увеличивается против его геометрической лобовой площади на 1,5 + 2,0%. По мере движения вдоль кузова оторвавшийся поток присоединяется к его поверхности, восстанавливается структура пограничного слоя. Далее воздушный поток при приближении к задней стенке кузова ускоряется и срывается с его крыши и боковых стенок, образуя на ней зону пониженного давления, а за автопоездом длинный завихрённый спутный след.
Более сложным является взаимодействие с воздушной средой прицепного автопоезда, особенно многозвенного (рис. 2.1,6). В отличии от седельного, у которого одна зона разрыва потока - между кабиной и кузовом, двухзвенный прицепной автопоезд имеет две такие зоны: одну - между кабиной и кузовом тягача, вторую - между кузовами тягача и прицепа. Наличие работающих в