汽車刮水器氣動升力風(fēng)洞試驗設(shè)計及動靜態(tài)數(shù)值方法研究.pdf

1、搖臂式刮水器雖然在驅(qū)動、外形和控制上經(jīng)歷過幾次改進(jìn)，但其基本工作原理一直未變。隨著車速的提高，搖臂式刮水器的各項性能受到越來越大的考驗，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位、噪聲過大、刮刷阻力過大、氣動升力過大等問題，因此仍有必要對刮水器的性能做相關(guān)研究。
　　刮水器各項性能中與行車安全聯(lián)系最緊密的就是氣動升力特性。汽車在雨天行駛時，刮水器受來流作用產(chǎn)生的氣動升力的影響，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，對其氣動升力特性的研究仍處于初級階段。一方面目前沒有相關(guān)的試驗來支撐數(shù)值計算方法，因此僅靠數(shù)值方法計算得到的結(jié)果無法判斷其準(zhǔn)確性，不同學(xué)者的計算結(jié)果相差較大也印證了試驗的必要性；另一方面對刮水器氣動升力特性的數(shù)值研究僅僅局限于靜態(tài)刮水器的穩(wěn)態(tài)數(shù)值計算，而動態(tài)刮水器的氣動升力特性更接近其實際工作時的情況，但是目前還沒有合適的針對動態(tài)刮水器的瞬態(tài)計算方法。針對此現(xiàn)狀，本

3、文開展了以下研究：
　　1.設(shè)計了一種刮水器氣動升力測試的試驗方法及試驗裝置，并完成了四種刮水器穩(wěn)態(tài)氣動升力風(fēng)洞試驗，為下一步的穩(wěn)態(tài)數(shù)值計算提供參考依據(jù)。
　　2.以試驗結(jié)果為依據(jù)，對比分析了大渦和雷諾時均數(shù)值方法對刮水器氣動升力計算的適應(yīng)性，選擇了最優(yōu)的RNG k-ε湍流模型，然后對四種刮水器進(jìn)行了部分工況的穩(wěn)態(tài)數(shù)值計算，以氣動升力性能最優(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)動模擬的新型動網(wǎng)格策略，即動網(wǎng)格域盒，結(jié)合動網(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象，真實地模擬了刮水器的工作狀態(tài)，并對其瞬態(tài)氣動升力進(jìn)行了計算分析。
　　4.為了探索工作環(huán)境的變化對氣動升力的影響，以 B型三段刮水器為研究對象，針對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)行了多工況的計算分析。
　　5.提出了一種新型的具有低氣動