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汽车行驶过程中尘土飞扬,尘土在汽车外流场空气作用下污染车身。由于尘土污染车身弱化了汽车的美观性,车辆高速行驶时模糊视野威胁驾驶安全,已经成为不可忽视的问题。汽车车身尘土污染问题属于汽车空气动力学研究范畴,由于国内大部分汽车企业对于汽车空气动力学的研究起步较晚,目前主要是针对汽车气动性能方面的改进研究,而对于汽车尘土研究较少。因此,文中以轿车为研究对象,分析汽车尘土污染产生机理,探索不同尾部对车身尘土污染的影响规律并优化尾部,提出轿车抑尘措施并进行抑尘分析,以此来指导汽车车身整体造型设计具有重要指导意义。本文的研究内容如下: 1)首先对汽车车身周围的尘土颗粒进行了受力分析,主要考虑重力、空气曳力和其他次升力对尘土颗粒的作用,建立计算尘土运动轨迹的颗粒物扩散模型,为后续仿真奠定基础。 2)以轿车为研究对象,相对空气湿度为70%,尘土主要来源于地面,扬尘量根据经验公式计算获得,利用离散相模型DPM计算得到汽车外流场和车身尘土沉积分布。通过与实验结果对比,气动力计算的误差在5%范围以内,而且尘土分布与实验对比,尘土仿真方案可行;通过外流场分析得到汽车尘土污染产生机理:轮腔及车底尘土向外抛洒直接冲击车身侧壁,来自车底及侧壁尘土在尾部形成回旋涡流向尾部区域。 3)探索不同尾部对车身尘土的影响规律。研究直背车、快背车和阶梯背车3种经典轿车车型车身尘土沉积,得出快背车尾部污染最小,阶梯背车尾部污染最严重;然后通过近似代理模型优化尾部,得出离去角16°和后风窗角度64°时尾部污染最小。 4)根据车身污染产生机理的分析结果,考虑车身结构限制,提出5种抑尘方案:阻风板、侧裙、轮腔盖板、后裙和尾部扰流器,其中前3种方案针对车身侧壁污染,后两种用于控制尾部尘土沉积。利用这些方案改善气流流动,使轮腔中污浊气流不溢出、远离车身并且靠近地面流动来减小尘土沉积,通过车顶干净气流冲刷车尾清洁尾部。针对各种方案,对其几何特征尺寸进行深入研究和探索,最终获得低阻抑尘效果较好的几何特征尺寸。