王洪亮，劉 心，何艷波，陳佳樂

長(zhǎng)春科技學(xué)校，吉林長(zhǎng)春 130000

汽車后擾流板對(duì)兩廂車行駛穩(wěn)定性影響

王洪亮，劉 心，何艷波，陳佳樂

長(zhǎng)春科技學(xué)校，吉林長(zhǎng)春 130000

汽車后擾流板的原理是應(yīng)用的空氣動(dòng)力學(xué)原理。那么，究竟安裝汽車后擾流板后對(duì)兩廂車行駛穩(wěn)定性有什么影響呢？本研究采用某一國(guó)產(chǎn)兩廂車作為研究對(duì)象，對(duì)其安裝不同的汽車后擾流板，利用實(shí)驗(yàn)對(duì)比的方式驗(yàn)證不同汽車后擾流板對(duì)兩廂車行駛穩(wěn)定性的影響。

汽車后擾流板；兩廂車；行駛穩(wěn)定性；計(jì)算機(jī)輔助分析；對(duì)比

汽車后擾流板，安裝在轎車尾部，也稱為尾翼。汽車后擾流板的作用，除了增加轎車外形的美感起到裝飾作用之外，其更重要的作用是減少了行駛狀態(tài)下的空氣阻力，提高了轎車行駛的穩(wěn)定性。兩廂車，后備箱與駕駛室為一體，外形上不如三廂車受到傳統(tǒng)美學(xué)眼光青睞。受到汽車改裝流行元素的影響，很多兩廂車車主喜歡選擇給轎車加裝后擾流板。

1 汽車后擾流板的原理

當(dāng)一個(gè)物體穿過空氣時(shí)，會(huì)使周圍的空氣發(fā)生位移，因?yàn)槲矬w上下表面的曲線形狀不同，空氣會(huì)產(chǎn)生流速差，流速差則會(huì)產(chǎn)生壓力差。汽車后擾流板的原理是應(yīng)用的空氣動(dòng)力學(xué)原理。汽車行駛時(shí)受到的氣動(dòng)阻力和氣動(dòng)升力與速度的平方成正比。當(dāng)汽車行駛時(shí)，汽車上方的氣流流過弧形的車體表面，其流速較快，而汽車下方的空氣氣流流速相對(duì)較慢。這樣，就形成了空氣流動(dòng)的速度差，速度差將會(huì)產(chǎn)生氣壓差，使得汽車下方的氣壓高于上方的氣壓，將會(huì)給汽車一個(gè)具有抬起趨勢(shì)的氣壓差，汽車安裝了后擾流板后，使得汽車后擾流板的上方氣流速度低于下方氣流速度，產(chǎn)生一個(gè)使得汽車向下趨勢(shì)的氣壓差，以減少汽車抬起的趨勢(shì)，保持汽車行駛的穩(wěn)定性。

2 兩箱車安裝汽車后擾流板的計(jì)算機(jī)軟件輔助分析

本研究采用某一國(guó)產(chǎn)兩廂車作為研究對(duì)象，對(duì)其安裝不同的汽車后擾流板，利用實(shí)驗(yàn)對(duì)比的方式驗(yàn)證不同汽車后擾流板對(duì)兩廂車行駛穩(wěn)定性的影響。

2.1 試驗(yàn)用汽車后擾流板

汽車經(jīng)常使用的汽車后擾流板的種類有三種，如圖1所示。

圖1 試驗(yàn)用汽車后擾流板

1）汽車后擾流板A。

此類汽車后擾流板安裝在汽車頂棚與后風(fēng)擋窗的銜接處，用來(lái)改變從車棚頂流到汽車尾部的空氣流。

2）汽車后擾流板B。

汽車后擾流板B是在汽車后擾流板A的基礎(chǔ)上，采用中部鏤空設(shè)計(jì)。利用鏤空的中部引導(dǎo)空氣流對(duì)后風(fēng)擋窗玻璃進(jìn)行吹掃清潔，能夠增加汽車后視野質(zhì)量。

3）汽車后擾流板C。

汽車后擾流板C用支架安定在汽車頂棚后沿部位，擾流板兩端設(shè)計(jì)有小的翼片，作用是降低與分散汽車行駛時(shí)汽車尾部的空氣流抬升作用力。

2.2 采用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行三維仿真建模

1）計(jì)算機(jī)軟件三維仿真輔助分析。

隨著計(jì)算機(jī)軟件輔助分析技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前已經(jīng)有很多成熟的專門三維仿真數(shù)學(xué)建模分析軟件，具有設(shè)備場(chǎng)地要求低，建模分析速度比實(shí)車測(cè)驗(yàn)快，費(fèi)用低、沒有意外風(fēng)險(xiǎn)等優(yōu)點(diǎn)。

本研究采用的是ansys軟件。ansys軟件是融結(jié)構(gòu)、流體、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、聲場(chǎng)分析于一體的大型通用有限元分析軟件。

2）數(shù)學(xué)建模。

將試驗(yàn)用國(guó)產(chǎn)兩廂車的尺寸輸入ansys軟件，建立該車型的三維仿真模型。尺寸為：整車總長(zhǎng)度4212mm，整車總高度為1531mm，含兩側(cè)后視鏡的總寬度為1860mm，不含兩側(cè)后視鏡的總庫(kù)寬度為1762mm。為了便于分析建模，將電動(dòng)雨刷、前后組合大燈，車門把手、天線等省略。模擬汽車正常行駛時(shí)的狀態(tài)特征，將車窗安裝完全關(guān)閉處理，因此整個(gè)汽車模型設(shè)置為全封閉實(shí)體。

在數(shù)學(xué)建模分析行駛穩(wěn)定性時(shí)，我們主要分析升力系數(shù)，升力系數(shù)越大則高速行駛時(shí)汽車的穩(wěn)定性越差。在確定汽車后擾流板的行駛穩(wěn)定性之外還要綜合考慮汽車后擾流板帶來(lái)的油耗問題以綜合客觀的評(píng)價(jià)汽車后擾流板性能，在升力系數(shù)相同的影響下，即汽車行駛穩(wěn)定性狀態(tài)一致的情況下，空氣阻力系數(shù)越小則經(jīng)濟(jì)性越好。

2.3 網(wǎng)格劃分

本實(shí)驗(yàn)對(duì)已建立的三維仿真模型網(wǎng)格劃分設(shè)置為4mm，尾部汽車后擾流板按照1mm設(shè)置網(wǎng)格加密區(qū)。邊界條件為給定速度40m/s。

2.4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

當(dāng)網(wǎng)格和邊界條件確定后，利用ansys軟件自身的功能進(jìn)行有限元分析，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果見表1。

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1674-6708（2015）150-0104-01