CN102514636B

CN102514636B - 一种负升力翅扰流器

Info

Publication number: CN102514636B
Application number: CN 201110445651
Authority: CN
Inventors: 谷正气; 米承继; 杨振东; 宋昕; 郭建成
Original assignee: Hunan University
Current assignee: Hunan University
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2011-12-28
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2031-12-28
Also published as: CN102514636A

Abstract

本发明公开了一种负升力翅扰流器，安装在汽车两个侧面的前后轴之间，由起扰流作用的扰流板(6)、起挡流作用的襟翼板(5)和安装板(4)组成，所述的扰流板(6)呈弧线型，采用板壳结构，所述的襟翼板(5)呈流线型，采用板件结构，所述的扰流板(6)一侧与所述的襟翼板(5)连接，另一侧与所述的安装板(4)连接，所述的安装板(4)安装在汽车两个侧面的前后轴之间。本发明是一种用于减小汽车高速行驶时气动阻力、前后轴气动升力的负升力翅扰流器。

Description

一种负升力翅扰流器

技术领域

本发明涉及一种扰流器，特别是涉及一种负升力翅扰流器，用于降低汽车高速行驶时的气动升力和气动阻力，从而提高跑车高速行驶的操纵稳定性和安全性。

背景技术

汽车行驶时受到的气动阻力和气动升力与速度的平方成正比，随着车速的提高，气动阻力及升力迅速增大，这对高速行驶汽车的操纵稳定性、动力性以及燃油经济性有很大影响。当汽车行驶车速在200km/h以上时，对操纵稳定性具有很高的要求，因此为了保证汽车安全性，对高速行驶时的气动升力提出了更高的要求，必须解决高速行驶时“发飘”的问题。

研究表明，通过安装空气动力学附加装置产生负升力，从而使得轮胎获得更大的附着力，是实现减小气动升力的主要途径。其中，采用较多的是扰流器和负升力翼。最常见的气动附件为负升力翼，一般安装在汽车尾部，负升力翼很好的解决了整车升力过大的问题，但是对升力的控制作用主要体现在汽车后半部分，对前部升力的改善较小，即其对于汽车前部升力过大的问题并没有很好的解决。而实际生活中，许多汽车的发飘均为车头抬起产生的前部发飘。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于减小汽车高速行驶时气动阻力、前后轴气动升力的负升力翅扰流器。

为了解决上述技术问题，本发明提供的负升力翅扰流器，安装在汽车两个侧面的前后轴之间，由起扰流作用的扰流板、起挡流作用的襟翼板和安装板组成，所述的扰流板呈弧线型，采用板壳结构，所述的襟翼板呈流线型，采用板件结构，所述的扰流板一侧与所述的襟翼板连接，另一侧与所述的安装板连接，所述的安装板安装在汽车两个侧面的前后轴之间。

所述的安装板通过螺栓与汽车两个侧面的前后轴之间的前车门连接。

所述的螺栓的数目为四个，分别布置在所述的安装板的两端。

所述的扰流板的安装位置和扰流板的侧向长度由下述公式得出：

F_{LF} = \frac{F_{y}}{2} - \frac{M_{z_{0}} + 0.475 * F_{x}}{L}

(1)

F_{LR} = \frac{F_{y}}{2} + \frac{M_{z_{0}} + 0.475 * F_{x}}{L}

式中：F_LF表示汽车前轴升力；

Fy 表示整车气动升力；

M_z0 表示整车俯仰力矩；

F_x 表示整车气动阻力；

L 表示汽车轴距；

F_LR 表示汽车后轴升力。

采用上述技术方案的负升力翅扰流器，主要包括三个组成部分，分别为起扰流作用的扰流板、起挡流作用的襟翼板和安装板。安装在汽车两个侧面的前后轴之间，用于减小汽车高速行驶时气动阻力、前后轴气动升力，因其外形类似飞禽翅膀，将此命名为“负升力翅”。同时，通过正交试验方法优化负升力翅安装位置和扰流板侧向长度。扰流板呈弧线型，采用板壳结构，通过扰流板自身形状和结构，能够有效地改善升力，实现最大程度的减小阻力和升力。襟翼板呈流线型，采用板件结构，其造型与车身融为一体，起到挡流的作用。加装负升力翅后，汽车前部正压区域明显减小，尾部的涡流区有所削弱，这是气动阻力减小的主要原因；同时负升力翅上会产生较大的正压区，气流由于负升力翅的扰流作用产生局部气流紊乱，形成了较小的涡流区，导致了下压力的增加，从而使气动升力特别是前轴升力有了很大的下降，后轴升力亦有所下降。

整个气动附件安装在前车门上，扰流板侧向长度和安装位置根据正交试验优化方法确定。安装方式通过螺栓固结。整个气动附件造型与车身造型融为一体，既能够有效减小阻力和升力，又能够符合大众的审美观念。

综上所述，本发明是一种用于减小汽车高速行驶时气动阻力、前后轴气动升力的负升力翅扰流器。

附图说明

图1为负升力翅扰流器安装位置效果图；

图2为负升力翅扰流器整体效果图；

图3为负升力翅扰流器正向视图；

图4为负升力翅扰流器侧向视图；

图5为优化位置方向示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

参见图1、图2、图3和图4，在汽车1的两个侧面的前后轴之间安装负升力翅扰流器2，负升力翅扰流器的结构是：扰流板6呈弧线型，采用板壳结构，扰流板6通过造型设计得出结构形状，其侧向长度作为正交试验的变量之一，襟翼板5呈流线型，采用板件结构，扰流板6一侧通过焊接方式与襟翼板5连接。襟翼板5造型首先保证起到挡流作用，并尽量与车身造型融为一体。扰流板6另一侧与安装板4亦通过焊接方式连接。安装板4安装在汽车两个侧面的前后轴之间的前车门3上，安装板4在前车门3上的安装位置通过正交试验优化方法确定。安装板4通过螺栓7与前车门3连接，安装板4的结构与扰流板6相匹配，为圆弧形状，螺栓数目为四个，分别布置在安装板4的两端，保证受力均匀。

为实现负升力翅位置和扰流板6侧向长度的变化，在前车门3区域内，以图5中所示的安装位置为起始位置，将负升力翅在X、Z两个方向上变化其安装位置，同时改变扰流板Y方向(垂直于XZ平面)的长度。以X、Y、Z为变量，用正交试验方法选择10组样本点，为使负升力翅不超出绿色区域，取X不大于750mm，Z不大于200mm，以原车为第1组，起始位置为第2组，10组样本点为3-12组，各方案如表1所示。

表1样本点

组别	X	Y	Z
				1	-	-	-
2	0	0	0
				3	0	133	89
4	83	183	67
				5	167	67	133
6	250	117	200
				7	333	167	22
8	417	50	0
				9	500	83	111
10	583	150	44
				11	667	200	156
12	750	100	178

按表1中选取的样本点，建立各组样本点对应的负升力翅模型，绘制网格并用有限元软件计算得到各组负升力翅对应的气动阻力、气动升力。为分析负升力翅对前后轴升力的影响，通过前后轴计算公式(1)计算，对比仿真和计算各个气动力参数，可以得出扰流板6最优的安装位置和扰流板6的侧向长度见下述公式：

F_{LF} = \frac{F_{y}}{2} - \frac{M_{z_{0}} + 0.475 * F_{x}}{L}

(1)

F_{LR} = \frac{F_{y}}{2} + \frac{M_{z_{0}} + 0.475 * F_{x}}{L}

式中：F_LF表示汽车前轴升力；

Fy 表示整车气动升力；

M_z0 表示整车俯仰力矩；

F_x 表示整车气动阻力；

L 表示汽车轴距；

F_LR 表示汽车后轴升力。

Claims

1.一种负升力翅扰流器，安装在汽车两个侧面的前后轴之间，由起扰流作用的扰流板(6)、起挡流作用的襟翼板(5)和安装板(4)组成，其特征是：所述的扰流板(6)呈弧线型，采用板壳结构，所述的襟翼板(5)呈流线型，采用板件结构，所述的扰流板(6)一侧与所述的襟翼板(5)连接，另一侧与所述的安装板(4)连接，所述的安装板(4)安装在汽车两个侧面的前后轴之间，所述的扰流板(6)的安装位置和扰流板(6)的侧向长度由下述公式得出：

F_{LF} = \frac{F_{y}}{2} - \frac{M_{z_{0}} + 0.475 * F_{x}}{L}

（1）

F_{LR} = \frac{F_{y}}{2} + \frac{M_{z_{0}} + 0.475 * F_{x}}{L}

式中：F_LF表示汽车前轴升力；

Fy表示整车气动升力；

M_z0表示整车俯仰力矩；

F_x表示整车气动阻力；

L表示汽车轴距；

F_LR表示汽车后轴升力。

2.根据权利要求1所述的负升力翅扰流器，其特征是：所述的安装板(4)通过螺栓(7)与汽车两个侧面的前后轴之间的前车门(3)连接。

3.根据权利要求2所述的负升力翅扰流器，其特征是：所述的螺栓(7)的数目为四个，分别布置在所述的安装板(4)的两端。