CN104960585A

CN104960585A - 基于射流激励器对汽车进行主动减阻控制的方法及系统

Info

Publication number: CN104960585A
Application number: CN201510368354.6A
Authority: CN
Inventors: 周裕; 张炳夫; 王拓
Original assignee: Harbin Institute of Technology Shenzhen
Current assignee: Harbin Institute of Technology Shenzhen
Priority date: 2015-06-26
Filing date: 2015-06-26
Publication date: 2015-10-07

Abstract

本发明提供的对汽车进行主动减阻控制的方法及系统，包含布置于车尾窗上缘的激励器A1；布置于车尾窗两侧边缘的激励器A2；布置于垂直后背面上边缘的激励器A3；布置于垂直后背面下边缘的激励器A4。气源经过流量控制器，连接到激励器腔体，定常射流通过腔体的射流喷孔，并沿着特定角度喷出，激励器产生的射流能够有效改变尾流结构，进而显著降低车体的气动阻力。本发明的减阻控制的方法包含以下九种方式：分别单独使用A1、A2、A3或A4；A1、A2组合；A3、A4组合；A1、A2、A3组合；A1，A2、A4组合；A1、A2、A3、A4组合。利用本发明的方法及系统成功降低车体气动阻力高达29%，并实现净节省能量达16%。

Description

基于射流激励器对汽车进行主动减阻控制的方法及系统

技术领域

本发明涉及汽车减阻技术领域，尤其涉及对汽车进行主动减阻控制的方法及系统。

背景技术

近年来，由于燃油价格飞速增长，汽车空气空力学减阻技术的研究和开发显得更加重要和紧迫。汽车减阻技术的成功应用将会使交通运输业获得巨大的收益。在高速公路上行驶的汽车，超过60%的行驶阻力来自于车体受到的气动阻力。气动阻力系数每降低10%，汽车的燃油消耗可减少7%左右。据统计，仅深圳市每年民用轿车的燃油消耗已超过180 亿元。显然，减小车辆所受的气动阻力，即使减少量很轻微，也将节约巨额的燃油消费。燃油消耗的降低也意味着车辆尾气排放的减少，对减少城市空气污染具有重要意义。

安装翼板和采用流线车型等被动减阻技术已取得了一定的减阻效果。然而，当改进汽车气动外形等方法已接近其最佳效果时，只有主动减阻控制技术才能进一步显著降低汽车的气动阻力。近年来，国内外很多学者及研究机构对汽车空气动力学主动减阻技术进行了大量的研究。但减阻技术还不够成熟，处于研究探索阶段。目前，欧洲汽车工业已确定如下目标：在不影响舒适性、客容量和安全性的前提下，降低汽车气动阻力30%以上。然而，目前已有的对于具有高气动阻力绕流流场的汽车的主动减阻技术，其所取得的减阻率很低（仅达到14%）。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种基于射流激励器对汽车进行主动减阻控制的方法及系统，利用该系统和方法，能够成功降低车体气动阻力高达29%，并实现净节省能量达16%。

本发明具体通过如下技术方案实现：

一种基于射流激励器对汽车进行主动减阻控制的系统，所述系统包括四种激励器、气源、流量控制装置；所述四种激励器分别为：布置于车尾窗上缘的激励器A1、布置于车尾窗两侧边缘的激励器A2、布置于垂直后背面上边缘的激励器A3、布置于垂直后背面下边缘的激励器A4；所述气源经过流量控制装置连接到各个激励器，定常射流从激励器的射流喷口射出，所述激励器的射流速度通过流量控制装置调节。

进一步地，激励器由激励器腔体和激励器盖板两部分组成；所述腔体的一端连接气源，另一端为射流喷口；射流通过射流喷口喷出，并且腔体的射流喷口面与车体尾部表面平齐。

进一步地，激励器A1，A3与A4的喷口由一排微射流圆孔组成，激励器A2的喷口为一狭槽。所述腔体形状为扩散型的流线型，作用是引导进入腔体的射流均匀的分散开并从射流孔喷出。

进一步地，所述激励器A1与A2的射流角度为与倾斜后背面垂直，激励器A3与A4的射流角度与水平方向成向上45o

另一方面，本发明提供了一种基于射流激励器对汽车进行主动减阻控制的方法，采用本发明的系统：

（1）单独使用射流激励器A1进行减阻控制；

（2）单独使用射流激励器A2进行减阻控制；

（3）单独使用射流激励器A3进行减阻控制；

（4）单独使用射流激励器A4进行减阻控制；

（5）联合使用射流激励器A1与A2进行减阻控制；

（6）联合使用射流激励器A3与A4进行减阻控制；

（7）联合使用射流激励器A1，A2与A3进行减阻控制；

（8）联合使用射流激励器A1，A2与A4进行减阻控制；

（9）联合使用射流激励器A1，A2，A3与A4进行减阻控制。

本发明的汽车主动减阻控制的方法及系统，具有以下显著效果：激励器产生的射流能够有效改变尾流流场结构，进而显著提高车体尾部表面压强，降低车体气动阻力。

附图说明

图1是车体尾部结构简图的主视图；

图2是车体尾部结构简图的右视图；

图3是本发明的各个定常射流激励器安装位置示意图。

具体实施方式

下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。

本发明采用基于车体尾部产生的定常射流的方法，通过调节射流速度及射流角度，来改变车体尾流结构，实现车体尾部表面压强的升高，进而降低车体的空气动力学阻力。

附图1是车体尾部结构简图的主视图，附图2是车体尾部结构简图的右视图。本发明的减阻控制系统按照其布置位置，包含四种激励器，如附图3所示，分别为：（1）布置于车尾窗上缘的激励器A1；（2）布置于车尾窗两侧边缘的激励器A2；（3）布置于垂直后背面上边缘的激励器A3；（4）布置于垂直后背面下边缘的激励器A4。气源经过流量控制装置连接到各个激励器，定常射流从激励器的射流喷口射出。每个激励器的射流速度可通过流量控制装置调节。

各个激励器产生的射流方向与水平方向的成特定夹角，从而有效改变尾流结构，以获得最大减阻率。本实施例中，激励器A1与A2的射流角度为与倾斜后背面（车尾窗）垂直，激励器A3与A4的射流角度与水平方向成向上45o，具体实施时可根据具体情况调整射流角度。

射流激励器由腔体部分和盖板部分组成。腔体一端为位于正中心的螺纹孔，螺纹孔用于安装气动接头并连接到气源。腔体另一端为射流激励器的射流喷口。激励器A1，A3与A4的喷口均由一排微射流圆孔组成，激励器A2的喷口为一狭槽。对于所有激励器，腔体的射流喷口面与车体尾部表面平齐。腔体形状为扩散型的流线型，作用是引导进入腔体的射流均匀的分散开并从射流孔喷出。

本实施例中，单独使用激励器A1进行减阻控制。气源通过流量控制计，连接到激励器腔体。定常射流从腔体的另一端射流喷口射出。射流速度可通过流量控制装置调节。激励器A1的喷口由一排微射流圆孔组成。激励器产生的射流能够有效削弱或推迟车尾窗上边缘处的流动分离，并能够破坏车体垂直后背面后方的周期性大涡结构，进而提高车尾窗及垂直后背面的表面压强，降低车体的气动阻力。单独使用激励器A1可实现车体气动减阻达12%，及减阻控制净节省能量达10%。

本实施例中，单独使用激励器A2进行减阻控制。气源通过流量控制计，连接到激励器腔体。定常射流从腔体的另一端射流喷口射出。射流速度可通过流量控制装置调节。激励器A2的喷口为一狭槽。激励器产生的射流能够有效削弱车尾窗两侧的流向涡，进而提高车尾窗的表面压强，降低车体的气动阻力。单独使用激励器A2可降低车体气动阻力约6%，并获得控制净节省能量约5%。

本实施例中，单独使用激励器A3进行减阻控制。气源通过流量控制计，连接到激励器腔体。定常射流从腔体的另一端射流喷口射出。射流速度可通过流量控制装置调节。激励器A3的喷口由一排微射流圆孔组成。激励器产生的射流能够扩大垂直后背面处的上侧回流区域，并能破坏垂直后背面后方的周期性大涡结构，进而显著提高车体垂直后背面的表面压强，降低车体的气动阻力。单独使用激励器A3可降低车体气动阻力达11%，并获得控制净节省能量约3%。

本实施例中，单独使用激励器A4进行减阻控制。气源通过流量控制计，连接到激励器腔体。定常射流从腔体的另一端射流喷口射出。射流速度可通过流量控制装置调节。激励器A4的喷口由一排微射流圆孔组成。激励器产生的射流能够扩大垂直后背面处的下侧回流区域，并能破坏垂直后背面后方的周期性大涡结构，进而显著提高车体垂直后背面的表面压强，降低车体的气动阻力。单独使用激励器A4可降低车体气动阻力达14%，并获得控制净节省能量约2%。

本实施例中，联合使用激励器A1与A2进行减阻控制。气源通过两个不同的流量控制计，分别连接到两个激励器。两激励器产生的射流速度，分别通过这两个流量控制计调节。此联合控制可以同时控制车尾窗上边缘处的流动分离以及削弱车尾窗两侧的流向涡，降低车体的气动阻力。此联合控制可降低车体气动阻力达16%，并获得控制净节省能量达12%。

本实施例中，联合使用激励器A3与A4进行减阻控制。气源通过两个不同的流量控制计，分别连接到两个激励器。两激励器产生的射流速度，分别通过这两个流量控制计调节。此联合控制可以同时控制车体垂直后背面处的上、下侧回流区域，降低车体的气动阻力。此联合控制可获得车体气动减阻达17%，及控制净节能约5%。

本实施例中，联合使用激励器A1、A2与A3进行减阻控制。气源通过三个不同的流量控制计，分别连接到三个激励器。不同激励器产生的射流速度，分别通过这三个流量控制计调节。此联合控制可以同时控制车尾窗及垂直后背面处的流动结构，降低车体的气动阻力。此联合控制可减少车体气动阻力高达25%，同时获得减阻控制净节能14%。

本实施例中，联合使用激励器A1、A2与A4进行减阻控制。气源通过三个不同的流量控制计，分别连接到三个激励器。不同激励器产生的射流速度，分别通过这三个流量控制计调节。此联合控制可以同时控制车尾窗及垂直后背面处的流动结构，降低车体的气动阻力。此联合控制可减少车体气动阻力达28%，及控制净节能达14%。

本实施例中，联合使用激励器A1、A2、A3与A4进行减阻控制。气源通过四个不同的流量控制计，分别连接到四个激励器。不同激励器产生的射流速度，分别通过这四个流量控制计调节。此联合控制可以同时控制车尾窗及垂直后背面处的流动结构，降低车体的气动阻力。此联合控制可实现车体气动减阻达29%，同时获得高达16%的减阻控制净节能。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种基于射流激励器对汽车进行主动减阻控制的系统，其特征在于：所述系统包括四种激励器、气源、流量控制装置；所述四种激励器分别为：布置于车尾窗上缘的激励器A1、布置于车尾窗两侧边缘的激励器A2、布置于垂直后背面上边缘的激励器A3、布置于垂直后背面下边缘的激励器A4；所述气源经过流量控制装置连接到各个激励器，定常射流从激励器的射流喷口射出，所述激励器的射流速度通过流量控制装置调节极。

2.根据权利要求1所述的对汽车进行主动减阻控制的系统，其特征在于：所述激励器由激励器腔体和激励器盖板两部分组成；所述腔体的一端连接气源，另一端为射流喷口；射流通过射流喷口喷出，并且腔体的射流喷口面与车体尾部表面平齐。

3.根据权利要求1所述的对汽车进行主动减阻控制的系统，其特征在于：所述激励器A1，A3与A4的喷口由一排微射流圆孔组成，激励器A2的喷口为一狭槽；所述腔体形状为扩散型的流线型，作用是引导进入腔体的射流均匀的分散开并从射流孔喷出。

4.根据权利要求1所述的对汽车进行主动减阻控制的系统，其特征在于：所述激励器A1与A2的射流角度为与倾斜后背面垂直，激励器A3与A4的射流角度与水平方向成向上45o。

5.一种基于射流激励器对汽车进行主动减阻控制的方法，所述方法采用如权利要求1-4任一项所述的系统，其特征在于：单独使用射流激励器A1进行减阻控制；或者，单独使用射流激励器A2进行减阻控制；或者，单独使用射流激励器A3进行减阻控制；或者，单独使用射流激励器A4进行减阻控制。

6.一种基于射流激励器对汽车进行主动减阻控制的方法，所述方法采用如权利要求1-4任一项所述的系统，其特征在于：联合使用射流激励器A1与A2进行减阻控制。

7.一种基于射流激励器对汽车进行主动减阻控制的方法，所述方法采用如权利要求1-4任一项所述的系统，其特征在于：联合使用射流激励器A3与A4进行减阻控制。

8.一种基于射流激励器对汽车进行主动减阻控制的方法，所述方法采用如权利要求1-4任一项所述的系统，其特征在于：联合使用射流激励器A1、A2与A3进行减阻控制。

9.一种基于射流激励器对汽车进行主动减阻控制的方法，所述方法采用如权利要求1-4任一项所述的系统，其特征在于：联合使用射流激励器A1、A2与A4进行减阻控制。

10.一种基于射流激励器对汽车进行主动减阻控制的方法，所述方法采用如权利要求1-4任一项所述的系统，其特征在于：联合使用射流激励器A1、A2、A3与A4进行减阻控制。