側(cè)風(fēng)環(huán)境中車(chē)輛出隧道過(guò)程的氣動(dòng)特性研究.pdf

1、隨著我國(guó)公路通車(chē)?yán)锍痰闹鹉暝黾右约捌?chē)保有量的迅速增長(zhǎng)，我國(guó)正快速進(jìn)入汽車(chē)社會(huì)。我國(guó)各種地勢(shì)地貌相當(dāng)復(fù)雜，特別是以山區(qū)居多，山地和丘陵占居全國(guó)總面積的三分之二以上。為保證道路的連續(xù)性和合理性，經(jīng)常采用建設(shè)隧道來(lái)穿越山嶺。近年來(lái)，我國(guó)公路隧道通車(chē)?yán)锍毯妥鶖?shù)逐年增多。我國(guó)為多風(fēng)國(guó)家，當(dāng)車(chē)輛由隧道內(nèi)駛出時(shí)，由于車(chē)輛是由相對(duì)封閉的空間進(jìn)入開(kāi)放空間，汽車(chē)本身的空氣動(dòng)力學(xué)特性會(huì)發(fā)生很大的變化，加之受到風(fēng)的影響，汽車(chē)的側(cè)傾力會(huì)急劇變化，導(dǎo)致失控和側(cè)翻

2、等交通事故。另外，在實(shí)際道路行駛時(shí)，車(chē)輛不可避免的會(huì)發(fā)生跟隨以及并行，此時(shí)車(chē)身周?chē)鷼饬鞯臅?huì)發(fā)生變化，從而帶來(lái)車(chē)輛行駛安全問(wèn)題。
　　本文采用基于動(dòng)態(tài)分層法的動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)對(duì)側(cè)風(fēng)環(huán)境中車(chē)輛駛出隧道過(guò)程的氣動(dòng)特性進(jìn)行研究，分析所涉及的流動(dòng)現(xiàn)象和力學(xué)結(jié)果之間的關(guān)系并且得出相應(yīng)的結(jié)論。具體如下:
　　首先對(duì)單輛貨車(chē)駛出隧道的過(guò)程進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果與前人實(shí)驗(yàn)值及穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算結(jié)果誤差在允許范圍內(nèi)，為后續(xù)的數(shù)值模擬提

3、供了依據(jù)和保證。
　　研究單輛貨車(chē)駛出隧道過(guò)程的氣動(dòng)特性，設(shè)置4種不同的行駛速度以及4種不同的風(fēng)速進(jìn)行對(duì)比分析。發(fā)現(xiàn)貨車(chē)在駛出隧道后其阻力系數(shù)變小，且側(cè)風(fēng)速度越大時(shí)，貨車(chē)駛出隧道后的阻力系數(shù)越大，其側(cè)向力系數(shù)也越大。貨車(chē)的氣動(dòng)力系數(shù)在隧道出口前后發(fā)生了較大的波動(dòng)，且側(cè)風(fēng)速度越大，貨車(chē)周?chē)牧魉偌皦毫Ψ植荚讲痪鶆?，其氣?dòng)力系數(shù)波動(dòng)越大，行駛安全性越差。
　　研究側(cè)風(fēng)狀態(tài)下兩輛車(chē)相互尾隨出隧道時(shí)兩車(chē)的氣動(dòng)特性，將車(chē)速設(shè)置為30m

4、/s，設(shè)置4種不同的側(cè)風(fēng)速度，引入標(biāo)準(zhǔn)轎車(chē)模型并變換轎車(chē)和貨車(chē)的前后位置進(jìn)行對(duì)比分析。發(fā)現(xiàn)兩車(chē)相互尾隨時(shí)前后兩車(chē)的阻力系數(shù)均有一定程度的減小，且前車(chē)車(chē)型大時(shí)后車(chē)阻力系數(shù)減小的幅度也大。前車(chē)的尾渦對(duì)后車(chē)有一定的影響，使后車(chē)的氣動(dòng)力系數(shù)發(fā)生波動(dòng)，且前車(chē)車(chē)型大后車(chē)車(chē)型小時(shí)前車(chē)對(duì)后車(chē)的影響最為明顯，前車(chē)車(chē)型小后車(chē)車(chē)型大時(shí)，后車(chē)受前車(chē)影響較小。
　　研究側(cè)風(fēng)狀態(tài)下兩輛車(chē)并行駛出隧道時(shí)兩車(chē)的氣動(dòng)特性，同樣固定車(chē)速，設(shè)置4種不同的側(cè)風(fēng)速度，并變

5、換迎風(fēng)側(cè)的車(chē)型進(jìn)行對(duì)比分析。發(fā)現(xiàn)兩貨車(chē)并行時(shí)左右兩車(chē)的阻力系數(shù)的值和變化趨勢(shì)基本一致，在無(wú)側(cè)風(fēng)時(shí)左右兩車(chē)的側(cè)向力系數(shù)絕對(duì)值基本相等，但側(cè)向力方向相反，有側(cè)風(fēng)時(shí)左邊背風(fēng)側(cè)貨車(chē)的側(cè)向力系數(shù)絕對(duì)值小于右邊迎風(fēng)側(cè)，且左邊貨車(chē)的切向力系數(shù)與阻力系數(shù)的比值小于1,說(shuō)明右車(chē)對(duì)側(cè)風(fēng)有一定的屏蔽作用。轎車(chē)在右邊迎風(fēng)側(cè)貨車(chē)在左背風(fēng)側(cè)時(shí)，兩車(chē)的阻力系數(shù)變化趨勢(shì)一致，無(wú)側(cè)風(fēng)時(shí)兩車(chē)的側(cè)向力方向相反，大小基本一致，隨著側(cè)風(fēng)速度的增加左右兩車(chē)的側(cè)向力系數(shù)均有所增加，

6、但左邊貨車(chē)的增加幅度減小，且左邊貨車(chē)切向力系數(shù)與阻力系數(shù)的比值大于1,說(shuō)明小轎車(chē)對(duì)側(cè)風(fēng)有一定的屏蔽作用，但由于迎風(fēng)面積較小，所以該作用表現(xiàn)不明顯。貨車(chē)在右邊迎風(fēng)側(cè)轎車(chē)在左邊背風(fēng)側(cè)時(shí)，由于貨車(chē)迎風(fēng)面積較大，對(duì)側(cè)風(fēng)的屏蔽作用大，導(dǎo)致小轎車(chē)的側(cè)向力系數(shù)絕對(duì)值很小且切向力系數(shù)與阻力系數(shù)的比值小于1,氣動(dòng)力系數(shù)波動(dòng)明顯。
　　本文探討了車(chē)輛在側(cè)風(fēng)下駛出隧道時(shí)的氣動(dòng)特性規(guī)律，從空氣動(dòng)力學(xué)的角度解釋了隧道出口多發(fā)生交通事故的原因，為有風(fēng)天氣時(shí)車(chē)