基于主动倾斜式尾翼的车辆气动特性研究

doi:10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.03.016

摘要/Abstract

摘要：

为提高车辆在弯道行驶的操纵稳定性，本文中设计了一款主动倾斜式尾翼的空气动力学套件，在现有车辆的基础上加装主动倾斜式尾翼和前唇，通过空气动力学仿真找出车辆气动特性与尾翼倾角和攻角的关系。基于模糊控制算法设计可调倾角和攻角的控制策略，并通过车辆操纵稳定性仿真对控制策略进行了优化。在实车上加装主动倾斜式尾翼空气动力学套件并根据优化后的控制策略编写代码，基于国家标准进行操纵稳定性实车试验。试验结果表明，加装主动倾斜式尾翼空气动力学套件的车辆相对于加装仅攻角可调的空气动力学套件车辆、未加装空气动力学套件的车辆在稳定性上都有一定的提升。

关键词: 气动特性, 主动倾斜式尾翼, 流体仿真, 模糊控制

Abstract:

In order to improve the handling stability of the vehicle in curve driving， an aerodynamic kit of the active tilting rear wing is designed in this paper. With the active tilting rear wing and front lip added to the existing vehicle， the relationship between the vehicle’s aerodynamic characteristics and the rear wing’s angle of tilting and angle of attack is found through aerodynamic simulation. Based on the fuzzy control algorithm， the control strategy of the rear wing with adjustable angle of tilt and angle of attack is designed， which is optimized through vehicle handling stability simulation. With the active tilting rear wing aerodynamic kit installed on the actual vehicle and the control system coded according to the optimized control strategy， the handling stability test is carried out based on the national standards. The results show that compared with the vehicle equipped with the aerodynamic kit that only have adjustable angle of attack and the vehicle without aerodynamic kit， the stability of the vehicle equipped with active tilting rear wing aerodynamic kit have improved.

Key words: aerodynamics characteristic, active tilting rear wing, fluid simulation, fuzzy control

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图/表 30

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参考文献 21

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边界条件	相关设置
空气进口	30 m/s 速度进口
空气出口	平均大气压出口
地面	30 m/s 移动壁面
车轮	45.58 rad/s 旋转壁面
其它	无滑移固定壁面

参数	数值
气动阻力/N	365.67
气动阻力系数	0.30
负升力/N	-142.98

参数	数值
气动阻力/N	565.69
负升力/N	992.36
气动阻力系数	0.45
负升力系数	0.80
前唇气动阻力/N	20.22
前唇负升力/N	507.29
尾翼气动阻力/N	74.52
尾翼负升力/N	638.66

AoT₁		θ_StW
AoT₁		NL	NM	NS	0	PS	PM	PL
s_side	NL	NL	NL	NL	NL	NL	NM	NS
	NM	NL	NL	NM	NM	NM	NS	0
	NS	NL	NM	NS	NS	NS	0	PS
	0	NM	NS	0	0	0	PS	PM
	PS	NS	0	PS	PS	PS	PM	PL
	PM	0	PS	PM	PM	PM	PM	PL
	PL	PS	PM	PL	PL	PL	PL	PL

AoA		Acc_req
AoA		GL	GM	GS	0	BS	BM	BL
s_F&R	FL	NL	NL	NM	NS	0	PS	PS
	FM	NL	NM	NM	NS	0	PS	PM
	FS	NM	NS	NS	0	PS	PM	PL
	0	NS	0	0	0	PS	PM	PL
	RS	0	PS	PS	PS	PM	PM	PL
	RM	PS	PM	PM	PL	PL	PL	PL
	RL	PL	PL	PL	PL	PL	PL	PL