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真實風(fēng)條件評估空氣動力阻力在道路距離預(yù)測中的應(yīng)用
道路上的數(shù)據(jù)被用于提供代表性的風(fēng)況，并展示這些風(fēng)況對電機(jī)功率輸出的影響，功率輸出代表了總的道路負(fù)載。仿真結(jié)果則用于進(jìn)一步詳細(xì)展示風(fēng)況對空氣動力負(fù)載的影響。
首先進(jìn)行了零風(fēng)條件下的仿真，使用圖6中顯示的車輛幾何模型，包含安裝了風(fēng)探頭的車輛。零風(fēng)基準(zhǔn)仿真的結(jié)果總結(jié)在表1中，并展示在圖7、圖8和圖9中。
圖6. 帶有三孔皮托靜壓探頭的特斯拉ModelS
首先，動態(tài)偏航角設(shè)定在0到7度范圍內(nèi)。偏航角以每秒1度的固定偏航率緩慢變化。正如文獻(xiàn)所示，當(dāng)偏航率為每秒兩度或更低時，空氣動力學(xué)系數(shù)與靜態(tài)偏航測量值非常接近，可用于很好地代表車輛的偏航響應(yīng)。動態(tài)偏航仿真的結(jié)果使用1秒的移動平均進(jìn)行平滑處理，生成偏航響應(yīng)曲線和線性趨勢線。6度偏航的仿真結(jié)果如圖10所示。
接下來，重復(fù)了動態(tài)偏航仿真，增加了7%湍流強(qiáng)度的上游湍流波動，以充分包含道路上觀察到的風(fēng)況。這些規(guī)定的風(fēng)波動包括時間尺度為幾秒的大尺度渦流，這些波動影響了偏航角與阻力系數(shù)的關(guān)系。為了確定阻力與偏航角的整體趨勢，數(shù)據(jù)在時間上被平滑處理并擬合趨勢線，生成7%湍流強(qiáng)度下的偏航響應(yīng)曲線，如圖10所示。湍流與偏航的影響類似于之前的研究中報告的阻力與偏航角響應(yīng)的結(jié)果。在這組仿真中，上游湍流將阻力增加了大約ΔCD = +0.010，但湍流引起的偏航曲線稍微不那么陡峭，表明上游湍流在零偏航時的影響比在較大偏航角時更為顯著。這一趨勢也出現(xiàn)在圖5的實驗數(shù)據(jù)中。圖11展示了全局偏航角、湍流與車輛流場之間的相互作用，其中流線根據(jù)其經(jīng)過域中的局部偏航角進(jìn)行著色。
表1 Zero-風(fēng)CFD仿真氣動力
圖7. 沿四條水平線的流體流線，顯示出皮托靜壓探頭對車頂邊界層的最小影響
圖8. 近表面速度圖顯示皮托靜壓探頭對車頂邊界層的輕微影響。探頭確實在車頂后部、后窗和尾箱蓋上產(chǎn)生了一個渦流。
圖9. 使用兩種不同的顏色標(biāo)度顯示的表面壓力圖（更清楚地顯示了尾部壓力分布）
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