毕业设计(论文)开题报告

毕业设计（论文）开题报告 设计（论文）题目: 汽车性能直流式风洞整体设计 院 系 名 称: 汽车与交通工程学院 专 业 班 级: 车辆工程 学 生 姓 名: 导 师 姓 名: 开 题 时 间: 2014年3月3日  一 课题研究的目的和意义 （1）汽车风洞研究的目的：设计一个灵活、方便、实用的小型模拟风洞，进行模型轿车的气动性能试验，以便于轿车设计的研究。 （2）汽车风洞研究的意义：，空气动力试验设施中的风洞研究是为了发展和壮大汽车行业。 二 文献综述（课题研究现状及分析） 1.汽车风洞简介 (1)风洞的发展 自从1886年德国人G．Daimler和K．Benz创造了世界上第一辆以内燃机为动力的现代汽车以来，汽车的发展给人类社会带来巨大而深刻的变化，汽车以成为现代文明的主要标志。在汽车发明后的最初十几年，由于大多数局限于解决机械问题，且车速很低，汽车空气动力学问题并没有真正的提到议事日程。随着汽车车速的越来越高以及人们对汽车性能的不断追求，汽车空气动力学才逐渐形成并发展起来。试验研究目前是汽车空气动力学的主要研究方法，它主要包括三类： 第一类是研究如何减少对汽车油耗和空气动力学阻力； 第二类是研究如何减少汽车的空气动力学噪声，改善乘员的舒适程度； 第三类是研究如何提高车辆的安全，尤其是车辆高速气动特性侧风稳定性。 风洞是在飞机制造业最先应用的，从20世纪60年代起，世界各大汽车公司和相关研究机构开始建立自己的风洞试验室。如德国大众汽车公司的多用途风洞试验室，可以进行模拟多种环境条件下的汽车风洞试验，空气温度可在-30-45°C之间调节，湿度为5%-95%，最大风速为180km/h. 过去风洞试验中车轮是不转的，实际上转动的车轮对空气阻力系数也有一定影响。因此，近年来不少风洞纷纷安装转鼓以便能更好地模拟汽车行驶状态。带有转鼓测功器的全天候风洞功能较多，除可对汽车的空气动力学性能进行测试、评价外，还可以对严寒、高温、潮湿等条件下的汽车性能进行测定。 （2）风洞的结构 风洞主要由洞体、驱动系统和测量控制系统组成，各部分的形式因风洞类型而异。 ①洞体：它有一个能对模型进行必要测量和观察的实验段。实验段上游有提高气流匀直度、降低湍流度的稳定段和使气流加速到所需流速的收缩段或喷管。实验段下游有降低流速、减少能量损失的扩压段和将气流引向风洞外的排出段或导回到风洞入口的回流段。有时为了降低风洞内外的噪声，在稳定段和排气口等处装有消声器。 ②驱动系统：它有两类，一类是由可控电机组和由它带动的风扇或轴流式压缩机组成。风扇旋转或压缩机转子转动使气流压力增高来维持管道内稳定的流动。改变风扇的转速或叶片安装角，或改变对气流的阻尼，可调节气流的速度。直流电动机可由交直流电机组或可控硅整流设备供电。 ③测量控制系统：其作用是按预定的实验程序，控制各种阀门、活动部件、模型状态和仪器仪表，并通过天平、压力和温度等传感器，测量气流参量、模型状态和有关的物理量。随着电子技术和计算机的发展，20世纪40年代后期开始，风洞测控系统，由早期利用简陋仪器，通过手动和人工记录，发展到采用电子液压的控制系统、实时采集和处理的数据系统。 （3）风洞的类型 汽车风洞有模型风洞、实车风洞和气候风洞等，模型风洞较实车风洞小很多，其投资及使用成本也相对小些。在模型风洞中只能对缩小比例的模型进行试验，其试验精度也相对低些。实车风洞则很大，建设费用及使用费用极高。目前世界上的实车风洞还不多，主要集中在日、美、德、法、意等国的大汽车公司。气候风洞主要是模拟气候环境，用来测定汽车的一般性能(如空洞性能等)的风洞。国外的汽车公司在进行汽车开发时，其车身大都是先制成1：1的汽车泥模，然后在风洞中做试验，根据试验情况对车身各部分进行细节修改，使风阻系数达到设计要求，再用三维坐标测量仪测量车身外形，绘制车身图纸，进行车身冲压模具的设计、生产等技术工作。 2.国外风洞研究现状 21世纪初，荷兰代尔夫特理工大学Balkanyi、Khalighi等人对尾部减阻装置进行研究结果表明：尾部减阻装置能有效改善尾部流场的湍流结构，减少湍流强度，从而降低风阻心。2002年，英国赫瑞瓦特大学汽车模型的尾流流场进行定量定性的研究，并运用尾流积分法求得诱导阻力和升力。2006年，土耳其伊斯坦布尔技术大学Duygu ERDEM和Hayri ACAR利用流场显示技术研究了轿跑车加装尾翼后的流场分离情况。2007年，德国斯图加特大学在风洞中心(FKFS)研究了车轮旋转对行驶客车总载重的影响，并通过气动阻力测量比较了不同的车轮尺寸以及不同的轮辐结构对客车总载重的影响。 沃尔沃公司的汽车风洞试验室，其测试区域长15.8m、宽6.6m、高4.1m,测试平台直径为6.6m.该风洞不仅能模拟车身四周的高温气流，还能模拟车底气流，甚至能够模拟轮胎在平整路面上高速旋转的风阻，是目前全球汽车制造商自有风洞实验室中最先进的。 奔驰公司的汽车风洞，其风扇直径就达8.5m，驱动风扇的电动功率高达4000kW，风洞内用来进行实车试验段的空气流速达270km/h。建造一个这样规模的汽车风洞往往需要耗资数亿美元，甚至10多亿，而且每做一次汽车风洞试验的费用也是相当大的 国内风洞研究现状 我国在汽车空气动力学方面的研究起步较晚。20世纪70年代，国内有关汽车业刊物开始陆续刊登一些介绍国外汽车空气动力学的文章，当时国内主要生产 车型是货车，且道路交通条件差，汽车空气动力学研究几乎处于空白。 1981年，中国空气动力学研究与发展中心在低速风洞进行了SH760轿车HX．200轿车以及面包车的我国首次实车风洞试验。90年代初，长春汽车研究所和航天部701所共同承担了“改建FD．09航空风洞为汽车模型风洞’’的工作口"；在此工作的基础上马方武等对红旗CA774型轿车进行了气动特性试验研究，并通过8种改型优化方案使该车的阻力系数降低了35％，升力系数降低了134％；湖南大学谷正气等对JT6120型豪华型大客车模型进行风洞试验研究，重点研究大客车的整体造型以及局部造型对气动阻力及各气动特性的影响，探讨大客车表面压强分布的特有规律。随后长春汽车研究所傅立敏学术团队进行了利用空气动力学附加装置降低CAl41货车气动阻力的风洞试验研究。90年代中后期，傅立敏开展了轿车外形参数对空气动力特性影响的试验研究以及典型汽车的尾流结构特性试验研究。90年代后期，西安公路交通大学高利进行了汽车模型风洞试验支架干扰修正的试验研究，并提出了测量支架干扰的“空装模型法’’。 目前，我国最大的风洞是中国航空动力研究所的风洞试验室，其主要承担中国航天（火箭、导弹）和航空机械（飞机）的风洞试验任务，也可用作汽车、建筑物、运动设备的风洞试验。 经过多年建设，国内第一个汽车风洞——上海地面交通工具风洞中心已经在同济大学嘉定校区落成启用，为我国汽车设计研发提供了强有力的试验手段。 在其空气动力声学试验室内，通过喷出白色烟雾，可以清楚看出车辆在高速行驶中风向的变化。 4.风洞研究存在的问题： 汽车风洞研究中还存在许多问题例如： ① 如何使洞体内稳定段气流更加均匀稳定； ② 如何使风速测量更加精确； ③ 风洞模型精确度如何更接近实际风洞； ④ 如何使流态观察的方法更显著。 三 基本内容、拟解决的主要问题； （一）研究内容： 为轿车设计时，提供一个灵活、方便、实用的直流式1：20轿车模型风洞，风洞采用直流式、分段式、引风设计，内部系统要求简单、可靠、安全、操作方便，并且实现风洞中的风速均匀、稳定，利于轿车的设计。 （二）技术参数： （1）轿车模型比例1：20