【摘 要】
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随着汽车的发展,汽车行驶速度越来越快,空气动力学对整车性能的影响也越来越大。空气阻力越低,汽车的经济性越高,随着车速的增加,空气动力学对车辆经济性的影响越显著。车辆空气动力学的研究,不单是对空气阻力的研究,也是对车辆的气动平衡性以及如何利用空气动力学来提升车辆操控稳定性的研究。本文分析了某款车的空气动力学特性,提出了一种主动倾斜式尾翼空气动力学套件,在对该套件的气动特性分析基础上,结合车辆动力学特
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随着汽车的发展,汽车行驶速度越来越快,空气动力学对整车性能的影响也越来越大。空气阻力越低,汽车的经济性越高,随着车速的增加,空气动力学对车辆经济性的影响越显著。车辆空气动力学的研究,不单是对空气阻力的研究,也是对车辆的气动平衡性以及如何利用空气动力学来提升车辆操控稳定性的研究。本文分析了某款车的空气动力学特性,提出了一种主动倾斜式尾翼空气动力学套件,在对该套件的气动特性分析基础上,结合车辆动力学特性采用模糊控制算法实现尾翼的主动控制,并通过相关仿真和实验验证了该空气动力学套件的性能。具体研究内容如下:（1）考虑车辆高速行驶的稳定性和实验的安全性,选择某款轿车作为研究对象,建立该轿车的1:1三维模型。通过对研究车辆进行CFD仿真和分析,初步确定其空气动力学特性以及主动倾斜式尾翼空气动力学套件的安装位置。（2）设计了主动倾斜式尾翼的安装方式、支架结构、尾翼翼片及其端板和车辆前唇,结合空气动力学特性优化了相关结构。对主动倾斜式尾翼在不同攻角和倾角下的空气动力学性能进行了分析,获得的相关空气动力学特性曲线可为主动倾斜式尾翼的控制提供气动特性数据。（3）分析了主动倾斜式尾翼套件对车身空气动力学的影响,构建了六自由度动力学模型。基于实际车辆状态参数,以四个轮胎的滑移率、油门踏板、制动踏板、方向盘转角和车身侧倾角作为主动倾斜式尾翼的控制输入,以主动倾斜式尾翼的攻角和倾角作为控制目标,采用模糊控制算法设计了主动倾斜式尾翼的控制策略。（4）基于研究车辆的整车参数在Carsim中搭建了车辆的动力学模型,在Matlab/Simulink中构建了主动倾斜式尾翼的控制系统。通过Carsim-Matlab/Simulink实时联合仿真,分别在双移线和蛇行工况下,验证了该空气动力学套件的效果。仿真结果表明,在双移线工况下该主动倾斜式尾翼可明显改善车辆的稳定性,蛇行试验综合评价计分值提高了7.32。根据蛇行工况的仿真实验数据,对主动倾斜式尾翼的控制策略进行了优化。结果表明经优化后,蛇行工况的计分值几乎不变,控制系统的计算量明显减小。（5）制作主动倾斜式尾翼空气动力学套件,编写主动倾斜式尾翼的控制代码,完成该套件在实车上的安装。在保证实验安全的条件下,以65km/h的标准车速进行实车蛇行试验。实验数据显示主动倾斜式尾翼空气动力学套件的蛇行试验计分值相对于普通主动空气动力学套件提升3.04,相对于未加装空气动力学套件提升了5.02。
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