不同側(cè)向間距的結(jié)果

從測量數(shù)據(jù)的一小部分中，前一篇論文指出了車輛模型之間橫向間距的一些影響，表明在并排行駛時（X/L = 0），偏航對阻力系數(shù)有顯著影響。中關(guān)于組合系統(tǒng)風(fēng)平均阻力系數(shù)的結(jié)果表明，這種影響的幅度與橫向間距成反比，其他人也觀察到了這一點。

為了更詳細(xì)地研究當(dāng)前數(shù)據(jù)集中這種影響，圖20展示了DrivAer模型在相鄰AeroSUV模型的三種橫向間距下的阻力系數(shù)變化，在縱向間距范圍±1-車輛長度內(nèi)，以及三個橫擺角度下?？傮w而言，這些結(jié)果顯示，隨著橫向間距的減小，鄰近效應(yīng)被放大，這與其他人觀察到的結(jié)果一致，并顯示出與之前觀察到的橫擺角度趨勢一致，即在橫擺角度為+10°時，迎風(fēng)側(cè)車輛（DrivAer在迎風(fēng)位置）的阻力系數(shù)變化更大（右圖）。在縱向間距為±0.5 X/L的范圍內(nèi)，ΔC D的幅度變化遵循近冪律變化（等對數(shù)圖上為直線，此處未顯示），但±1 L的結(jié)果顯示趨勢更接近線性關(guān)系或恒定偏移，表明與模型的關(guān)系更復(fù)雜。這在圖21和圖22中DrivAer/AeroSUV組合在極端橫向間距(Y/WL = 0.75和1.25的CP,iso結(jié)果中得到了突出體現(xiàn)。對于Y/WL = 1的相應(yīng)結(jié)果，請參見圖13。在具有大致相同模式的極端情況下，觀察到ΔC P，iso 幅值存在顯著差異。然而，在極端的縱向位置（X/L = ±1.0），最接近的表面區(qū)域（近角）并不表現(xiàn)出相同的放大趨勢。例如，在 X/L = -1.0 或 +1.0 處從 1.25 道寬移動到 0.75 道寬（從圖 22 移動到圖 21）時，后車的前內(nèi)角壓力顯著增加，而尾車底部的表面壓力盡管在更前方的表面上有所變化，但變化可忽略不計。這表明局部接近效應(yīng)對分離流或尾跡區(qū)域表面的影響較小。

對于DrivAer和AeroSUV模型，本研究也使用鄰近的Ahmed模型檢查了其側(cè)向間距敏感性，但僅限于并排（X/L = 0）條件。這些結(jié)果顯示出與圖20中所示力系數(shù)相似的反相關(guān)冪律型變化，因此在這里沒有呈現(xiàn)。本研究沒有提供檢查尺寸和側(cè)向間距綜合影響的數(shù)據(jù)，但為了更全面地理解現(xiàn)實交通中的鄰近相互作用，此類數(shù)據(jù)將是必需的。

圖 20 側(cè)向間距對 DrivAer 模型在靠近AeroSUV 模型時的阻力系數(shù)的影響，針對三個橫擺角度

圖 21 在橫擺角為 0°且Y/WL = 0.75 的條件下，DrivAer 和 AeroSUV 的表面壓力系數(shù)偏離孤立車輛條件的偏差，X/L 的范圍從 -1.0（頂部）到 +1.0（底部）

圖 22 在橫擺角為 0°且Y/WL = 1.25 的條件下，DrivAer 和 AeroSUV 的表面壓力系數(shù)偏離孤立車輛條件的偏差，X/L 的范圍

 06  結(jié)論  

在本文中，對相鄰車道鄰近效應(yīng)的風(fēng)洞試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行了評估，以了解導(dǎo)致氣動性能變化的作用機(jī)制。對表面壓力測量值，特別是與孤立車輛條件下的差異進(jìn)行了研究，并用于突出顯示相互作用導(dǎo)致的氣動力變化?；谶@些觀察結(jié)果，對相互作用機(jī)制進(jìn)行了推斷。

從表面壓力測量中推斷出了三種獨立的相互作用機(jī)制：

1. 放大阻塞效應(yīng)：與每輛車在周圍流場中的存在相關(guān)的阻塞效應(yīng)會導(dǎo)致流場中流離失位空氣的風(fēng)速普遍增加，并導(dǎo)致局部靜壓降低，這超出了孤立地圍繞每輛車的流動變化。靜壓降低集中在車輛體局部接近的區(qū)域附近，因此，當(dāng)縱向分離時，對最接近另一輛車的前表面或后表面的影響最大。這會導(dǎo)致領(lǐng)先車輛因基壓降低而阻力增加，并導(dǎo)致跟隨車輛因前表面的低壓推力而阻力減少。當(dāng)并排時，兩輛車都會經(jīng)歷基壓降低和相應(yīng)的阻力增加。這些阻塞效應(yīng)隨著橫向距離的縮短和鄰近車輛尺寸的增大而放大。

2. 有效橫擺角的變化：車輛之間的橫向接近會改變每輛車所經(jīng)歷的橫向流動方向，導(dǎo)致停滯點的橫向移動以及前表面壓力大小的調(diào)整。這些有效橫擺角的增加或減少會導(dǎo)致阻力和側(cè)向力的變化。3. 尾跡-車身相互作用：當(dāng)縱向偏移時，前車產(chǎn)生的尾跡會沖擊或與相鄰車輛的壓力場相互作用。在側(cè)風(fēng)中，當(dāng)沖擊下風(fēng)向的后車時，后車周圍的流動加速減少，導(dǎo)致基底壓力升高和阻力降低。后車的前表面壓力場似乎也與前車的尾跡相互作用。這些推論是基于對地面氣壓分布的觀測變化以及預(yù)期會導(dǎo)致此類變化的流動行為得出的。在計算流體動力學(xué)中重現(xiàn)該研究中的條件可能有助于驗證這些結(jié)論。盡管本研究的結(jié)果為氣動載荷對相鄰車道車輛縱向和橫向接近的敏感性提供了重要知識，但還需要開展更多工作來了解對相對車輛尺寸和形狀的敏感性，特別是在非并排條件下，接近的影響更局限于前或后表面。通過計算流體動力學(xué)（CFD）或滾動道路風(fēng)洞方法進(jìn)行擴(kuò)展，可以允許研究接近的影響對移動地面和旋轉(zhuǎn)車輪效應(yīng)的影響。

END

本期編輯|孫志偉    

審      核|何藤升、王藝霖    

文獻(xiàn)來源:

McAuliffe, B., and Barber, H., "Wind-Load and Surface-Pressure Measurements of the Aerodynamic Interactions of a Passenger Vehicle with Adjacent-Lane Vehicles," SAE Technical Paper 2024-01-2549, 2024, https://doi.org/10.4271/2024-01-2549.