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某两座敞篷车驾驶舱流场分析与优化

某两座敞篷车驾驶舱流场分析与优化

作者：朱圣吉重庆理工大学

学位级别：硕士

在汽车流场中,流向涡结构对气动阻力和噪音有重要影响,许多流动控制方法都要从流动结构的特性出发去实施。敞篷车这种开放式座舱车辆的流场与传统汽车的流场大不相同,目前对其认识尚且不足,尤其缺乏对整体涡结构的清晰认知。而敞篷车的... 详细信息

在汽车流场中,流向涡结构对气动阻力和噪音有重要影响,许多流动控制方法都要从流动结构的特性出发去实施。敞篷车这种开放式座舱车辆的流场与传统汽车的流场大不相同,目前对其认识尚且不足,尤其缺乏对整体涡结构的清晰认知。而敞篷车的空气动力学性能受到车身周围的气流运动和流向涡结构运动的影响,因此,研究揭示敞篷车流场和涡结构特性具有重要意义。本文采用数值模拟和风洞实验的方法,围绕流场特性、涡结构和驾驶舱流场优化三方面展开研究,探究敞篷车整体和局部涡结构特性。阐明主要涡系的形成机理,获得敞篷车涡系结构拓扑图,探索改善敞篷车驾驶舱流场特性的方法。首先,对敞篷车流场进行稳态和瞬态数值计算,探究其流场特性,并结合数值仿真、测力实验、丝带实验验证和分析敞篷车外流场结构,结果表明两者具有很好的一致性。通过分析代表性截面的速度流线,得到了敞篷车周围气流的典型流动特性,并揭示了驾驶舱回流的形成机理。侧边的高速气流带动驾驶舱内部的低速气流,使之沿切向运动并在驾驶舱内循环从而形成回流。同时,通过分析湍动能耗散和压力差阐明了敞篷车高气动阻力的原因。然后,采用涡判据和涡量分析的方法明确了车身周围主要的流向涡结构,阐明了A柱涡、前挡涡和角涡的形成机制和运动特性。A柱涡由侧边气流、翻越车门进入驾驶舱的气流和前挡顶部气流共同引发形成,一部分A柱涡在外力的作用下进入驾驶舱冲击座椅侧壁面,导致乘员头部平均风速增加。靠近前挡台阶处的气流在附近两个涡核的诱导下形成强度高的角涡,它不断破碎成小涡冲击A柱涡。前挡涡由速度剪切层引发而成,数值仿真和烟流实验都表明它沿流向上下振荡,冲击A柱涡,影响尾流的发展。上述三个涡结构靠近驾驶舱,发展路径和运动特性表明它们会引入额外的气动阻力和噪声。对流向涡结构整理分析得到两座敞篷车的尾流拓扑结构,这加深了对车身周围主要涡结构的旋向、形状和发展路径的理解,为未来敞篷车的减阻、降噪、舒适性等工作提供了依据。最后,探究了导流板布置对驾驶舱流场的影响。对比研究发现传统的优化方法虽然阻止了驾驶舱回流的传播,但是增加了人头顶和耳边一侧的气流速度,优化效果为-43.5%,总体上恶化了驾驶舱的舒适性。通过设计导流板以引导驾驶舱回流,对比研究安装不同间距的导流板与安装单个导流板对流场带来的影响,从流场细节分析和测点监测证明了安装单个导流板能在不增加额外气动阻力的前提下,降低人体头部附近的气流速度,优化效果达到11.9%。

关键词：敞篷车流动特性涡结构涡运动流动控制

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某敞篷车座舱流场及人耳处噪声特性分析

重庆理工大学学报（自然科学） 2023年第8期37卷 64-73页

作者：赖晨光王玲霞冯帅王思政重庆理工大学车辆工程学院重庆400054

通过CFD对某敞篷车座舱流场进行了数值仿真研究,分析了敞篷车在不同速度下的座舱流场变化特征,并监测人耳处的气动噪声。研究发现,座舱两侧气流会从座椅后方卷入座舱,并以两乘员人体为中心形成涡旋;座舱后背存在逆向回流并与前风挡分离... 详细信息

通过CFD对某敞篷车座舱流场进行了数值仿真研究,分析了敞篷车在不同速度下的座舱流场变化特征,并监测人耳处的气动噪声。研究发现,座舱两侧气流会从座椅后方卷入座舱,并以两乘员人体为中心形成涡旋;座舱后背存在逆向回流并与前风挡分离的气流在座舱上方发生碰撞形成涡脱,该涡脱逐渐向座舱内发展。人耳处的噪声监测发现,外耳A计权声压级比内耳A计权声压级大5 dBA左右;通过声品质参数的客观评价发现,敞篷车气动噪声具有响度较大、尖锐度较小(“粗犷”)的声源特性。

关键词：敞篷车气动噪声座舱流场声品质客观评价

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基于流场特性的某敞篷车气动噪声分析与评价

基于流场特性的某敞篷车气动噪声分析与评价

作者：王玲霞重庆理工大学

学位级别：硕士

近年来,国民经济水平日渐提高,现代汽车工业发展迅速,人们对汽车的需求也越来越大,同时对汽车的品质要求也越来越高。除了最基本的代步功能,还希望有个性、有科技。敞篷车的开蓬式车身结构不仅能满足人们的个性化需求,还能让人们在追求... 详细信息

近年来,国民经济水平日渐提高,现代汽车工业发展迅速,人们对汽车的需求也越来越大,同时对汽车的品质要求也越来越高。除了最基本的代步功能,还希望有个性、有科技。敞篷车的开蓬式车身结构不仅能满足人们的个性化需求,还能让人们在追求科技感的同时体验优良的户外感,是较为贴近大自然的一种出行方式。但敞篷车的“开放”特性势必会对座舱驾乘造成影响,故本文以某敞篷车为研究对象,通过计算流体力学CFD平台,对其进行稳态与瞬态仿真计算,分析座舱流场的发展情况,并引入A计权声压级和声品质客观评价参数对乘员耳部噪声进行分析,再以流场结果为依据进行局部造型改进,为后续敞篷车的开发提供参考依据。具体研究内容如下:首先搭建敞篷车整车外CAS模型并进行前处理,简化处理对座舱流场及气动噪声影响不大的局部特征,对敞篷车模型进行网格划分,再基于CFD流体仿真分析平台搭建敞篷车稳/瞬态流场和气动噪声数值仿真模型,通过网格无关性验证确定最终网格方案,并通过标准MIRA模型验证仿真方法的准确性;其次通过稳态与瞬态的流场可视化,分析不同速度与不同偏航角下座舱流场变化特性,并通过湍动能、涡系生成与发展、速度场等探究气动噪声的产生原因;然后通过宽带噪声源模型预测车身噪声源分布及大小范围,同时在左右乘员人耳处设置监测点监测其压力脉动,通过FFT将压力曲线转化为A计权声压级频谱曲线,再通过计算得到监测点总声压级,定量分析人耳噪声,并引入心理声学客观评价参数多维度分析人耳噪声特性;最后基于流场分析,对影响气动噪声和座舱流场较大的车身局部位置进行结构改进,探究单一变量对气动噪声和座舱流场的影响情况。通过仿真分析得到了如下结论:(1)敞篷车后背存在逆向回流,该回流与前风挡后延的分离气流在座舱上方碰撞造成速度较高的涡脱朝座舱内发展;从座椅后方卷入座舱的气流会以左右乘员位置为中心形成方向相反的两个涡旋,同时在人体头部和座椅附近形成多处相对较小的涡旋。(2)座舱内负压随速度的增加而减小,前风挡后延气流分离点随速度的增加而逐渐前移;在不同偏航角工况下,从迎风侧卷入座舱的气流会直冲背风侧乘员头部和脸部,使得无偏航角时围绕两乘员的漩涡随着偏航角的增大逐渐往背风侧移动并在背风侧形成多处局部小涡旋。(3)敞篷车噪声源主要为偶极子和四极子声源,分布范围几乎相同,遍布整个车身表面,但偶极子声能量远大于四极子声能量;频谱曲线显示其噪声特性为宽频噪声源,靠近座舱外侧的两乘员外耳A计权声压级高于靠近座舱中部的乘员内耳5d BA左右,车速每增加20 km/h,A计权声压级大致增加5 d BA。(4)从声品质评价参数响度、尖锐度、粗糙度可以看出,敞篷车的气动噪声属于响度较大、尖锐度较小的“粗犷”的声音;在车速达到100 km/h时,响度值开始大于50 sone,其值已达到了对人耳听力造成损伤的范围。(5)在进行结构改进探究单一变量对座舱流场和气动噪声的影响时发现,抬高前风挡后延高度、延长前风挡长度、增大前风挡倾斜角度、减小后视镜镜柄迎风面积、降低后背高度都可以改善座舱流场和降低乘员人耳气动噪声。本文的研究旨在助力敞篷车在空气动力学方面的研究,为后续车企的开发和敞篷车相关的学术研究提供一定的参考,具有一定的学术价值和指导意义。

关键词：敞篷车座舱流场气动噪声客观评价结构改进

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基于CFD仿真技术对某敞篷车外流场的优化

北京理工大学学报 2016年第1期36卷 31-35页

作者：王东杨松枝同济大学汽车学院上海201804

通过CFD方法对某敞篷车与硬顶车进行空气动力学仿真分析,对比流场发现敞篷车座舱内部形成的局部涡流区是造成周围气流回流从而降低乘坐舒适性与增加风阻系数的主要原因.通过延长挡风玻璃、提升后背高度、调整挡风玻璃倾角在33°附近,可... 详细信息

通过CFD方法对某敞篷车与硬顶车进行空气动力学仿真分析,对比流场发现敞篷车座舱内部形成的局部涡流区是造成周围气流回流从而降低乘坐舒适性与增加风阻系数的主要原因.通过延长挡风玻璃、提升后背高度、调整挡风玻璃倾角在33°附近,可显著减少回流到座舱的气流以提升乘坐舒适性,并降低气流在座舱及后背处发生的分离,有效降阻达16%,获得较好的空气动力学特性.

关键词： CFD分析敞篷车乘坐舒适性空气阻力

户外乐趣——新款梅赛德斯-AMG CLE 534MATIC+敞篷车

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世界汽车 2024年第5期 16-23页

作者：王迪不详

近日,梅赛德斯-AMG推出了新款CLE 534MATIC+敞篷车。该车与现有的SL敞篷跑车一同,成为梅赛德斯-AMG推出的第二款能够提供敞篷驾驶乐趣的车型。

关键词：梅赛德斯敞篷车 AMG IC 敞篷跑车驾驶乐趣

产品系列亮相——MINI CONCEPT ACEMAN、全电动MINI COOPER SE敞篷车与SPIKE

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世界汽车 2023年第4期 10-15页

作者：赫炎邱洪涛(设计) 不详

“MINI在第二十届国际汽车工业展览会上展示了其宽阔的产品系列,MINI的粉丝们可以期待体验很多精彩。全电动MINI Cooper SE敞篷车在上海举行了全球首秀仪式。凭借MINI Concept Aceman,MINI首次展示了一种全新的汽车概念:采用全新设计的... 详细信息

“MINI在第二十届国际汽车工业展览会上展示了其宽阔的产品系列,MINI的粉丝们可以期待体验很多精彩。全电动MINI Cooper SE敞篷车在上海举行了全球首秀仪式。凭借MINI Concept Aceman,MINI首次展示了一种全新的汽车概念:采用全新设计的全电动驱动。MINI全新打造的萌宠Spike从2022年起迎来了数字化生活。此外,MINI敞篷海滨版还致敬MINI敞篷车30周年纪念日。来自John Cooper Works品牌,在亚洲特别成功的一流运动车型也亮相上海车展。”

关键词：上海车展敞篷车全电动 Cooper 电动驱动

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敞篷车

汽车杂志 2006年第4期 124-129页

作者：田越

敞篷车。嗯，一个很少谈到的话题这一期，我们就谈谈敞篷车。很多人会说：敞篷车？很简单嘛，不就是没有顶篷的车嘛；更多人会说，等我很有钱的时候再说吧。敞篷车真的就是一部没有了顶篷的车吗？真的是又贵又不实用吗？应该说，这都... 详细信息

敞篷车。嗯，一个很少谈到的话题这一期，我们就谈谈敞篷车。很多人会说：敞篷车？很简单嘛，不就是没有顶篷的车嘛；更多人会说，等我很有钱的时候再说吧。敞篷车真的就是一部没有了顶篷的车吗？真的是又贵又不实用吗？应该说，这都是老观念了。

关键词：敞篷车车顶特点性能实用性

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浅谈软顶敞篷车篷布系统的设计和开发

时代汽车 2023年第7期 144-146页

作者：杨娟上汽通用五菱汽车股份有限公司广西柳州市545007

软顶敞篷车篷布在国内鲜有应用,文章针对敞篷车篷布的开发需要,对其开发过程中所涉及的法规要求、自身性能要求、支撑骨架布置要求、造型面要求、总成的紧固方案、运动性能要求、导水及排水性能要求,共计七个方面进行了论述,以保证软顶... 详细信息

软顶敞篷车篷布在国内鲜有应用,文章针对敞篷车篷布的开发需要,对其开发过程中所涉及的法规要求、自身性能要求、支撑骨架布置要求、造型面要求、总成的紧固方案、运动性能要求、导水及排水性能要求,共计七个方面进行了论述,以保证软顶敞篷车的车顶篷布总成整体张紧外观和功能需求。

关键词：软顶敞篷车篷布设计

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小型新能源敞篷车车身设计分析与优化

时代汽车 2022年第13期 81-84页

作者：刘华官覃大煜上汽通用五菱汽车股份有限公司广西柳州市545007

新能源软顶敞篷车个性化十足、充满时尚感和科技感,广受年轻人青睐。软顶敞篷车车身上缺少B柱和C柱结构,整车结构强度与刚度相对较低。针对软顶敞篷车车身结构对整车性能及安全性影响问题,本设计通过对某款小型新能源软顶敞篷车车身结... 详细信息

新能源软顶敞篷车个性化十足、充满时尚感和科技感,广受年轻人青睐。软顶敞篷车车身上缺少B柱和C柱结构,整车结构强度与刚度相对较低。针对软顶敞篷车车身结构对整车性能及安全性影响问题,本设计通过对某款小型新能源软顶敞篷车车身结构进行系统优化,并结合CAE分析、碰撞试验等验证,总结了敞篷车车身开发技术方法,为敞篷车开发提供设计借鉴。

关键词：敞篷车结构设计碰撞刚度分析优化