2010800716 - 阳延 - 飞行汽车车身设计及地面行驶的外流场优化最(7)

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图3.13 车尾局部速度矢量图

图3.14 车身纵向0.9m处截面速度矢量图

3.4.4 压力分布

图3.15~3.18是车身的压力分布图，从远处的来流遇到车前部时，流速骤然较小，使车头压力上升，推进涵道也是压力较大的一个部位。另外，在车顶盖与车体交界的地方以及轮胎前后的位置形成了局部逆压梯度。车身表面压力和速度都相对于汽车行驶方向对称分布，这说明在仿真过程中没有产生侧向流动[3]。

图3.15 车身压力分布

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图3.16 车身纵向对称面压力分布

图3.17 车身纵向0.9m处截面压力分布

图3.18 车身纵向0.65m处截面压力分布

3.4.5 湍流动能

从图3.19~3.21可以看出，湍流强度最大的地方在车顶盖两侧，车顶盖四周湍流动能也较大，这是由于受到分离扰动的影响，气流流动紊乱，湍流动能较大。湍流动能最后转换成热能耗散掉，这也是汽车阻力的来源之一[5]。可以通过改进车顶盖与车身的结合面去减弱车顶盖附近的湍流动能，从而减小气动阻力。

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图3.20 车身表面湍流动能分布

图3.19 车身对称面湍流动能分布

图3.21 车身纵向0.9m处截面湍流动能分布

3.4.6 风阻系数与气动力

该飞行汽车的风阻系数为：CD?2Fx/?v2A=0.478。其中，Fx为气动阻力，v为汽车行驶速度，A为风向方向的正面投影面积，设计的这种飞行汽车的投影面积

A=2.272m2。

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表3.6 30m/s速度下各方向气动力

气动力 气动阻力FX 气动升力FY 气动侧力FZ

表3.7 不同速度下各项数据对比

速度m/s 20 30 40 50

气动阻力FX -268.545 -599.237 -1065.99 -1685.67

气动升力FY 56.367 128.736 231.124 364.678

气动侧力FZ -2.065 -5.004 -8.238 -9.953

阻力系数CD 升力系数CL

0.483 0.479 0.479 0.485

0.1013 0.1028 0.1038 0.1048

数值[N] -599.237 128.736 -5.004

3.5 结论

本次模拟仿真，得到了飞行汽车的流线图，速度矢量图，压力分布图以及湍流动能图，通过分析这些图我们可以得知设计的这种汽车的外流场特点，从这些特点可以知道从哪些方面去减小气动阻力和升力，比如增加车体流线形，车体应该掩盖车轮，改进车顶盖，减小支柱和连接杆的厚度等，为下一步的优化工作起到了指导作用。

3.6 本章小结

本章简单的介绍了飞行汽车建模思路，建立了飞行汽车简化的模型，详细讲解了飞行汽车地面行驶中仿真研究的整个过程。对仿真结果进行了分析，对于改善汽车气流流线，减少气动阻力，有一定的参考价值，对后面提出的优化方案有一定的指导作用。通过模拟分析也可以看到本次仿真的一些不足，在后面的优化中可以得到改进。

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第4章 车身优化分析

4.1 优化方案

通过以上的分析，我们可以对车身外流场进行对应的优化。对模型以下几点进行了改进，然后重新计算。

1、调整车身外形，优化车轮，调整车轮与车边缘位置，减小车轮凸出部分，增强车身流线形以减小气动阻力；优化车窗，调整前车窗斜度，适度加宽顶盖。

2、从仿真结果来看，推进涵道处所受的压力过大，这与地面行驶时推进涵道的受力是不相符的，需要对模型推进涵道处再进行改动，考虑忽略推进涵道中的螺旋桨。

3、适当减小推进涵道稳定杆和支柱的厚度，以减小阻力，增强尾部气流流动。降低支柱高度，增强车体稳定性同时减小阻力。

4、再对模型各棱角处圆角化，增强车体流线型以减小阻力。

5、改变边界条件，调整车体在流域中的位置，设置车体下方为滑移边界条件，使其更接近实际结果。

4.2 优化前后计算模型对比

图4.1 优化前计算模型 图4.2 优化后计算模型

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