孤立車輛狀況

對(duì)每個(gè)模型單獨(dú)進(jìn)行測(cè)試時(shí)測(cè)量的力系數(shù)如圖9所示。在所有橫擺角度下，AeroSUV模型的阻力系數(shù)都比DrivAer模型高約20%，這主要是由于其方形后部結(jié)構(gòu)和相對(duì)較大的車輪和輪艙。兩個(gè)模型的阻力系數(shù)都隨著橫擺角度的增加而增加，AeroSUV模型的增加率在大約±10°之后逐漸減小，而DrivAer模型在測(cè)試的橫擺角度范圍內(nèi)則顯示出持續(xù)增加。與DrivAer模型相比，AeroSUV模型還表現(xiàn)出更大的側(cè)向力系數(shù)，大約高出30%，這主要是由于方形后部形狀的側(cè)向面積相對(duì)于前部面積比DrivAer模型更大。兩種模型的升力系數(shù)相似，但這種相似性是由于兩個(gè)相互抵消的因素。盡管這里沒有顯示，AeroSUV的前軸升力更高，可能是由于其較大的前部車身導(dǎo)致流速增加，而DrivAer模型的后軸升力更高，可能是由于后車窗和甲板上的壓力降低。

本文以離散表面壓力系數(shù)(Cp)或與孤立條件的差值（ΔC P,iso，將在下一節(jié)討論）的平面視圖散點(diǎn)圖的形式呈現(xiàn)了表面壓力分析。圖10和圖11分別提供了Drivaer和AeroSUV模型的孤立車輛散點(diǎn)圖。作為參考，圖6和圖7顯示了每個(gè)模型上的點(diǎn)位置。在圖10和圖11中，顯示了五個(gè)橫擺角度的壓力系數(shù)數(shù)據(jù)。左側(cè)列顯示Cp值，右側(cè)列顯示ΔCp，yaw0值，從0°橫擺角度條件開始。這兩個(gè)參數(shù)的尺度不同，符號(hào)大小表示參數(shù)的大小，顏色和陰影表示大小和符號(hào)（黃色表示正數(shù)，藍(lán)色表示負(fù)數(shù)）。DrivAer和Aero-SUV模型的Cp和ΔCp，yaw0的趨勢(shì)相似，兩個(gè)模型的主要區(qū)別在于不同背面的壓力測(cè)量點(diǎn)。AeroSUV數(shù)據(jù)顯示，在其更大的基底上，Cp值較低，與DrivAer相比，導(dǎo)致AeroSUV在所有橫擺角度下的CD值更高。在每個(gè)模型的前部和風(fēng)擋板上，發(fā)現(xiàn)了唯一的正Cp值。隨著橫擺角度的增加，模型迎風(fēng)側(cè)面的Cp增加，背風(fēng)側(cè)面的Cp減少，導(dǎo)致在交叉風(fēng)方向上產(chǎn)生側(cè)向力，相對(duì)基底壓力較低（-ΔCP,yaw0)導(dǎo)致阻力系數(shù)增加）。盡管難以區(qū)分圖10和圖11，但AeroSUV前表面（引擎蓋和擋風(fēng)玻璃）上的Cp值低于DrivAer，導(dǎo)致上述的前升力較低。DrivAer 后部下方升程較短，從其向上暴露的后表面上較低的Cp 處即可明顯看出。

圖 9 在孤立條件下，DrivAer 和 AeroSUV 模型的力系數(shù)隨橫擺角的變化

圖 10（左） 孤立的 DrivAer 模型的表面壓力系數(shù)（流動(dòng)方向由中心箭頭指示）。CP 左欄為量級(jí)，右欄為與零偏航的差值（ΔC P,yaw0) ）。圖 11（右）孤立的 AeroSUV 模型的表面壓力系數(shù)（流動(dòng)方向由中心箭頭指示）。CP 左欄為量級(jí)，右欄為與零偏航的差值（ΔC P,yaw0) ）。

DrivAer 與 AeroSUV 組合的結(jié)果

在之前的論文中，展示了阻力、側(cè)向力和升力測(cè)量值的一個(gè)子集，表明在存在鄰近車輛模型的情況下，這些測(cè)量值會(huì)發(fā)生顯著變化（例如，阻力系數(shù)變化高達(dá)±20%）。在這里，以不同的方式（散點(diǎn)圖格式）呈現(xiàn)了相同的測(cè)量值，以方便對(duì)表面壓力測(cè)量的解釋。圖12展示了在1個(gè)波長橫向間距下，使用DrivAer和AeroSUV進(jìn)行相互鄰近測(cè)量時(shí)，所有縱向間距和橫擺角度條件下的力系數(shù)結(jié)果。上排顯示DrivAer模型的力系數(shù)值，中排顯示AeroSUV模型的力系數(shù)值，下排顯示凈雙車系統(tǒng)（使用方程5計(jì)算）的力系數(shù)值。在每個(gè)圖中，每個(gè)條件下的圓圈大小表示相應(yīng)的力系數(shù)的大小，而顏色和陰影表示與相應(yīng)孤立車輛值的差異。在每個(gè)圖的左側(cè)為每個(gè)橫擺角度提供了孤立車輛的結(jié)果，以供參考。作為提醒，AeroSUV（鄰近車輛）的結(jié)果已轉(zhuǎn)換以表示與DrivAer（主車輛）模型相鄰的車道車輛，因此，相對(duì)于中呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)，橫擺角度和偏航不對(duì)稱載荷系數(shù)（側(cè)向力、滾轉(zhuǎn)力矩、偏航力矩）的符號(hào)已改變。圖8顯示了圖12中所示的橫擺角度、力系數(shù)和縱向分離的符號(hào)約定。

圖 12 的阻力系數(shù)結(jié)果凸顯了麥考利夫和巴伯所觀察到的趨勢(shì)，即車輛的空氣阻力可能更高或更低。

與相鄰車道車輛存在時(shí)的孤立狀態(tài)相比。如果考慮 0°橫擺角，顯然對(duì)于兩輛車來說，當(dāng)鄰近車輛大約在后 0.5 車長處時(shí)出現(xiàn)阻力最大值，而當(dāng)鄰近車輛大約在前 0.5 至 1.0 車長處時(shí)出現(xiàn)阻力最小值。阻力的峰值增加約為峰值減少的兩倍，這表明近距離的橫向駕駛產(chǎn)生的有害影響大于有益影響。這反映在最低圖例中的凈雙車系統(tǒng)阻力系數(shù)上，對(duì)于 0°橫擺角，主要是在±1 車長范圍內(nèi)阻力增加。隨著橫擺角的變化，每輛車的最大和最小阻力條件的縱向位置在正橫擺角時(shí)向后移動(dòng)，在負(fù)橫擺角時(shí)向前移動(dòng)。對(duì)于每輛單獨(dú)的車輛，這種移動(dòng)約為從一個(gè)極端到另一個(gè)極端（±10°）的 0.5 車長，而雙車系統(tǒng)在峰值阻力增加的位置上顯示出約 1.0 車長的移動(dòng)。

在圖12的單車結(jié)果中，阻力系數(shù)的極端偏差發(fā)生在橫擺角度最大值時(shí)，此時(shí)鄰近車輛位于上風(fēng)側(cè)（對(duì)于DrivAer為+10°，對(duì)于AeroSUV為-10°）。對(duì)于雙車系統(tǒng)，極端偏差也發(fā)生在橫擺角度最大值時(shí)，但無明顯偏向于某一側(cè)風(fēng)方向。

側(cè)向力系數(shù)的結(jié)果也表明，當(dāng)車輛模型側(cè)向靠近時(shí)會(huì)有變化。與阻力不同，兩輛車的側(cè)向力系數(shù)隨橫擺角和縱向間距的變化趨勢(shì)相同，甚至變化的幅度也相似。這反映在頂部、中部和底部側(cè)向力系數(shù)圖線的高度相似性上。在橫擺角為 0°時(shí)，結(jié)果顯示當(dāng)車輛模型并排放置（X/L = 0）時(shí)變化不大，但隨著縱向距離的變化，誘導(dǎo)側(cè)向力出現(xiàn)在領(lǐng)先車輛的方向上（+X/L 時(shí) +ΔCS ，-X/L 時(shí) -ΔCS ）。這種情況在距離約為±1 輛車長以內(nèi)都會(huì)發(fā)生，超過這個(gè)距離它們就會(huì)消失。在測(cè)試的極端橫擺角下也觀察到了相同的趨勢(shì)，ΔCS 指向領(lǐng)先車輛，然而在較大的橫擺角度下，存在一些較大幅度的變化。在約±1 倍車長分離距離內(nèi)，側(cè)向力為零的橫擺角度會(huì)偏移多達(dá)幾度，這表明近距離車輛的存在會(huì)導(dǎo)致有效流動(dòng)傾斜度的變化。

升力系數(shù)數(shù)據(jù)的不確定性為±0.015，主要由隨機(jī)不確定性貢獻(xiàn)，這與圖12中ΔC L顏色標(biāo)度的范圍一致。因此，ΔCL的大小不可靠，但DrivAer和AeroSUV升力系數(shù)結(jié)果之間的一些相似性表明，這些趨勢(shì)可能是真實(shí)的。結(jié)果表明，當(dāng)AeroSUV領(lǐng)先DrivAer（- X/L）時(shí)，兩個(gè)模型的升力都會(huì)增加，而當(dāng)DrivAer領(lǐng)先AeroSUV時(shí)，迎風(fēng)模型的升力會(huì)減少。在三個(gè)力系數(shù)中，升力似乎最容易受到車輛幾何形狀（掀背車與旅行車）差異的影響，并且其中一個(gè)模型對(duì)雙車系統(tǒng)結(jié)果的偏差更大。然而，升力系數(shù)的不確定性太大，無法在這方面得出任何明確的結(jié)論。

如前所述，還測(cè)量了三個(gè)力矩系數(shù)，并基于地面水平、中心線和中軸距的力矩中心，研究了它們對(duì)鄰近效應(yīng)的影響。滾動(dòng)力矩和偏航力矩變化的趨勢(shì)與圖12所示的側(cè)向力系數(shù)數(shù)據(jù)的趨勢(shì)相似，而俯仰力矩系數(shù)的Δ值的變化趨勢(shì)與阻力系數(shù)的變化趨勢(shì)非常吻合（ΔCD). 鑒于俯仰力矩通常受到升力的強(qiáng)烈影響，尤其是前后差異，這一觀察結(jié)果表明，升力的變化對(duì)鄰近效應(yīng)的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)小于阻力系數(shù)，這與ΔCL 值的實(shí)驗(yàn)不確定性相似。

圖 13 展示了在 0°橫擺角下車輛接近對(duì) DrivAer 和 AeroSUV 模型的表面壓力系數(shù)的影響，使用 ΔCP，iso 參數(shù)來表示大小和填充顏色。該參數(shù)表示在同一橫擺角下與相應(yīng)孤立車輛狀況的 Cp 的差異。DrivAer 模型位于右側(cè)車道（上部車身），AeroSUV 在不同相對(duì)縱向位置顯示，而風(fēng)矢（U）表示相對(duì)于模型的風(fēng)向。

根據(jù)圖12的結(jié)果，在X/L = -2.0和-1.5（頂部?jī)蓚€(gè)圖）時(shí)，兩種車輛都經(jīng)歷了較小的阻力減少。對(duì)于DrivAer模型，ΔCP，iso結(jié)果顯示其前內(nèi)（左）角區(qū)域壓力較低，或產(chǎn)生有效的推力（向前吸力），這是阻力減少的原因。對(duì)于AeroSUV，在向前位置，其前內(nèi)（右）角和內(nèi)（右）側(cè)窗區(qū)域壓力增加，這并不能解釋阻力減少。AeroSUV的底部區(qū)域顯示小正的ΔCp，iso，這可能是阻力減少的原因，但幅度約為0.01，遠(yuǎn)低于±0.03的不確定性閾值，因此不是決定性的觀察原因。

圖 13 在0°橫擺角下，DrivAer（右車道）和AeroSUV（左車道）兩種車型相對(duì)于孤立車輛條件的表面壓力系數(shù)偏差