汽車(chē)刮水器氣動(dòng)升力風(fēng)洞試驗(yàn)設(shè)計(jì)及動(dòng)靜態(tài)數(shù)值方法研究.pdf

1、搖臂式刮水器雖然在驅(qū)動(dòng)、外形和控制上經(jīng)歷過(guò)幾次改進(jìn)，但其基本工作原理一直未變。隨著車(chē)速的提高，搖臂式刮水器的各項(xiàng)性能受到越來(lái)越大的考驗(yàn)，目前的刮水器能滿足基本的工作要求，但仍存在諸如沖擊過(guò)位、噪聲過(guò)大、刮刷阻力過(guò)大、氣動(dòng)升力過(guò)大等問(wèn)題，因此仍有必要對(duì)刮水器的性能做相關(guān)研究。
　　刮水器各項(xiàng)性能中與行車(chē)安全聯(lián)系最緊密的就是氣動(dòng)升力特性。汽車(chē)在雨天行駛時(shí)，刮水器受來(lái)流作用產(chǎn)生的氣動(dòng)升力的影響，使其與前風(fēng)窗貼合性減弱，刮刷效能降低，影響

2、駕駛員視野，從而易引發(fā)交通事故。然而目前大量的研究工作集中在摩擦特性上，對(duì)其氣動(dòng)升力特性的研究仍處于初級(jí)階段。一方面目前沒(méi)有相關(guān)的試驗(yàn)來(lái)支撐數(shù)值計(jì)算方法，因此僅靠數(shù)值方法計(jì)算得到的結(jié)果無(wú)法判斷其準(zhǔn)確性，不同學(xué)者的計(jì)算結(jié)果相差較大也印證了試驗(yàn)的必要性；另一方面對(duì)刮水器氣動(dòng)升力特性的數(shù)值研究?jī)H僅局限于靜態(tài)刮水器的穩(wěn)態(tài)數(shù)值計(jì)算，而動(dòng)態(tài)刮水器的氣動(dòng)升力特性更接近其實(shí)際工作時(shí)的情況，但是目前還沒(méi)有合適的針對(duì)動(dòng)態(tài)刮水器的瞬態(tài)計(jì)算方法。針對(duì)此現(xiàn)狀，本

3、文開(kāi)展了以下研究：
　　1.設(shè)計(jì)了一種刮水器氣動(dòng)升力測(cè)試的試驗(yàn)方法及試驗(yàn)裝置，并完成了四種刮水器穩(wěn)態(tài)氣動(dòng)升力風(fēng)洞試驗(yàn)，為下一步的穩(wěn)態(tài)數(shù)值計(jì)算提供參考依據(jù)。
　　2.以試驗(yàn)結(jié)果為依據(jù)，對(duì)比分析了大渦和雷諾時(shí)均數(shù)值方法對(duì)刮水器氣動(dòng)升力計(jì)算的適應(yīng)性，選擇了最優(yōu)的RNG k-ε湍流模型，然后對(duì)四種刮水器進(jìn)行了部分工況的穩(wěn)態(tài)數(shù)值計(jì)算，以氣動(dòng)升力性能最優(yōu)的B型三段刮水器為例，分析了刮水器氣動(dòng)升力的變化機(jī)理。
　　3.提出了一種適用

4、于復(fù)雜邊界大幅度運(yùn)動(dòng)模擬的新型動(dòng)網(wǎng)格策略，即動(dòng)網(wǎng)格域盒，結(jié)合動(dòng)網(wǎng)格域盒與用戶自定義函數(shù)(UDF），以B型三段刮水器為研究對(duì)象，真實(shí)地模擬了刮水器的工作狀態(tài)，并對(duì)其瞬態(tài)氣動(dòng)升力進(jìn)行了計(jì)算分析。
　　4.為了探索工作環(huán)境的變化對(duì)氣動(dòng)升力的影響，以 B型三段刮水器為研究對(duì)象，針對(duì)四種最主要的影響因素，即玻璃傾角、刮水器攻角、側(cè)風(fēng)以及刮水器刮刷速度，采用穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)數(shù)值方法，進(jìn)行了多工況的計(jì)算分析。
　　5.提出了一種新型的具有低氣動(dòng)