针对低真空管道磁浮系统结构参数设计存在的问题和不足,提出了一种基于正交理论和流体力学仿真相结合的参数设计方法,采用多因素正交试验方法,以列车气动阻力为评价指标,研究阻塞比、管道压力和运行速度对列车气动阻力的影响趋势,并采用极差分析和方差分析,确定各因素影响的主次顺序以及不同因素对列车气动阻力影响的显著性,获得最佳参数方案。试验结果表明:阻塞比对列车气动阻力的影响程度最大,管道压力的影响程度最小,且阻塞比和运行速度对列车气动阻力的影响最显著,管道压力不显著,获得较优的方案为阻塞比取0.1、运行速度取600 km/h、管道压力取700 Pa,优化结果将为低真空管道磁浮系统设计提供理论依据。

针对采用声屏障时,高速列车运行过程中表面气动阻力较大的问题,提出利用减载式声屏障降低列车运行过程中受到的气动阻力.采用数值模拟方法,对采用不同孔隙率声屏障时高速列车运行过程中表面的气动阻力及其影响因素进行研究.利用Gambit软件建立了声屏障与高速列车相对运动计算模型;在声屏障孔隙率不同时,采用Fluent软件对350km/h速度行驶的高速列车表面压强分布和气动阻力进行了数值模拟与分析研究.研究结果表明:与普通声屏障相比,随着减载式声屏障孔隙率的增加,列车头车高压区和尾车低压区的面积减小,列车行驶的压差阻力降低,而摩擦阻力变化不大;减载式声屏障具有一定的节能效果,并且随着减载式声屏障孔隙率的增大,节能效果更加明显.

主动进气格栅可通过控制车辆前端进气开口面积提升燃油经济性。不同车辆行驶工况下的格栅转角和风扇转速控制是主动格栅研究中的一大难点。首先结合风洞试验与数值仿真验证了计算流体力学模拟与发动机冷却系统一维模型的精度,其次通过最优拉丁超立方抽样和神经网络拟合方法构建了主动格栅转角、冷却风扇转速、车速与阻力系数、冷却风速间的近似模型,将其输入至冷却系统模型中,根据实时的发动机冷却需求提供空气流量,并选择阻力系数最小的转角组合进行控制,最终可实现在不同环境温度下使循环工况燃油降比在0.6%~0.7%。

为了使车顶行李架的加载功能满足客户需求,需要在整车耐久试验过程中对其进行加载,验证其可靠性。文中选用两种加载装置对车顶行李架进行加载,利用ANSYS软件对两种装置在不同车速的气动阻力和气动升力进行分析;并以某SUV车型为研究对象,试验验证两种装置的可靠性和潜在失效模式。结果表明,车顶行李框更适合用于车顶行李架的耐久加载试验,为车顶行李架的加载试验提供指导。

为减小重型货车的气动阻力,以实现整车节能减排的目标,基于某平头重型货车气动减阻敏感区域,设计了10种独立的气动减阻附件,利用CFD仿真对气动附件的减阻机理和效果进行了研究。结果表明,10种气动附件皆有减阻效果,其中一种仿生学减阻附件,减阻效果明显,减阻率为15.0%,且要求的安装空间小。最后通过气动附件的优化组合,获得了一种最佳减阻方案,减阻率达27.4%。

针对185/65R14乘用车轮胎,采用流体动力学计算方法,研究轮胎外轮廓对轮胎气动阻力的影响。结果表明:轮胎外轮廓对轮胎气动阻力因数影响明显,轮胎气动阻力因数的差异最大可达14.1%;通过改进影响气流分离的轮胎外轮廓,可以减小气流尾涡以降低轮胎气动阻力。本研究结果可为低气动阻力轮胎结构设计奠定基础。

高速列车的转向架区域是气动减阻研究的重点.通过样条曲线方法建立了高速列车底部结构的7参数化模型,采用计算流体力学及超拉丁立方抽样试验设计方法,研究了底部结构参数对高速列车气动阻力的影响规律.结果表明:底部结构参数对于三车总阻力、头、中、尾各节车气动阻力的影响分别为27%、37%、39%和22%,三车气动阻力对裙板高度、排障器厚度、舱前缘倒角最为敏感.但头、中、尾车影响规律不同于三车,有必要考虑对头、中、尾三车底部结构分别进行气动设计,以达到最优的减阻效果.底部结构参数主要影响列车底部平均流速改变底部结构所受气动阻力,进而影响高速列车气动阻力.

基于某SUV改款车的模型,采用网格变形技术,结合CFD软件,分析外造型面对气动阻力的影响。在此基础上,先后对气动阻力影响较大的外造型面和气动附件进行优化,结果使模型的气动阻力系数由0.407下降至0.347,经风洞试验实测为0.34,仿真误差仅为2.06%。

为了研究环境参数及外形布局对平流层飞艇气动阻力的影响，在验证CFD数值模拟方法的基础上，从气动阻力包括压差阻力与摩擦阻力的角度探讨了风速、动力粘度系数、空气密度、Re数、长细比及尾翼对飞艇气动阻力的影响规律及机理。结果表明:气动阻力系数随风速与空气密度的增加而减小，随动力粘度系数的增加而增加;气动阻力系数随Re数减小的趋势，取决于摩擦阻力系数随Re数的减小趋势;随长细比的增加，摩擦阻力系数呈现增加趋势，但气动阻力系数呈现先减小后增加的趋势;尾翼对气动阻力系数的影响主要体现在压差阻力系数的改变。

基于整车参数建立车身和风洞的三维模型并进行网格划分，建立车身空气动力学的有限元模型.采用k-ε湍流模型，利用耦合式求解器对车身进行外流场的仿真分析，得出影响车身外流场的汽车结构性能参数.对影响车身气动性变化的结构因素进行仿真分析，并以此为依据对原始车身模型进行气动造型优化.对改进的车身进行仿真分析，结果显示气动阻力和气动升力都有所降低，验证改进方法的有效性，为汽车车身的优化研究提供新的参考方法.