基于STAR-CCM+对厢式货车外流场的大涡模拟(2011)

《基于STAR-CCM+对厢式货车外流场的大涡模拟(2011)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2011年CDAJ－China中国用户论文集基于STAR-CCM+对厢式货车外流场的大涡模拟NumericalSimulationandAnalysisofVanTruckExternalFlowbasedonlargeeddysimulationbySTAR-CCM+唐继响（湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室，长沙410082）摘要：运用流体力学STAR-CCM+分析软件，采用了大涡模拟的基本思想，对某种厢式货车外流场进行了数值模拟，计算出了压力分布和速度流线图。根据模拟出的流线对某些细节提出了一些建议，从而减小了货车的阻力系数，已达到优化货车外形，同时在货车外形设计方面提供

2、了参考。关键词：STAR-CCM+，厢式货车，数值模拟,外流场，大涡模拟Abstract:Basedonlargeeddysimulation,Aresearchonnumericalsimulationofextermalflowofvantruckisconducted.ByusinganalysissoftwareoffluidmechanicsSTAR-CCM+,Thepressuredistributionandvelocityflowchartarecalculated.Accordingtothesechart,someSuggestionswereputforwardi

3、nordertoreducedragcoefficientandimprovetheVanTruckshapewhichcanalsoprovidesareferenceinvanshapedesign.Keywords:STAR-CCM+,VanTruck,NumericalSimulation，Outflowfield，largeeddysimulation引言：目前，在车辆外流场的模拟有理论计算、风洞试验和数值仿真模拟三种方法。对于理论计算，由于车辆外部湍流的复杂性，使得计算困难，有时根本无法求解，因而普遍采用后两种。对于风洞试验本身存在许多不足，诸如试验周期长、成本高以及设备庞

4、大等，使得在产品设计初期阶段投资相当大。随着计算机技术的发展，计算机处理速度在不断的提高，使得数值模拟凸显出它的巨大优势，面对风洞试验的这些缺陷，数值模拟可以很好的克服，同时通过求解流体力学方程就可获得比通常风洞实验更多的信息，并且在计算机模拟不致受风洞那样的限制,计算机则可将计算空间做得很大的，消除了洞壁干扰和风洞实验段的阻塞效应。1大涡模拟理论12011年CDAJ－China中国用户论文集目前湍流的数值模拟方法大致分为:直接模拟法(DNS)、雷诺时均方程法(RANS)、大涡模拟法(LES)三类。大涡模拟是介于直接模拟法与雷诺时均平均法之间的一种湍流数值模拟方法。在大涡模拟中,流动的

5、大尺度涡运动进行直接求解,小尺度涡通过亚格子模式进行模拟，要实现这种方法，有两个重要步骤必须完成，首先是建立一种数学滤波函数，从湍流瞬时运动中将尺度比滤波函数尺度小的涡滤掉，从而分解出描述大涡模拟场的运动方程，目前，常用的滤波函数有:(1)Deardorff的盒式滤波函数;(2)傅里叶截断滤波函数;(3)高斯型滤波函数。其次，是压格子尺度模型的建立，建立合理的亚格子尺度模型是大涡模拟方法的关键问题。通常亚格子尺度模型可以分为三类:涡粘性模型、相似性模型、混合模型。大涡模拟在计算时间和计算费用方面是优于直接数值模拟的，在信息完整性方面优于雷诺平均模型，缺点是计算时间还是比较长，随着计算机

6、处理能力的提高，这个缺点逐步被克服，本文就是基于以上这些思想对货车进行外流场数值的模拟。2模型的建立此次研究所用到的模型为Ahmed钝体和所研究的厢式货车。由于本次研究对货车做风洞实验比较难，而且没有标准的数据可参考对比，因而就借助于对固定形状的钝体先做相应的数值模拟，来验证基于STAR-CCM+分析软件采用大涡模拟的正确性。Ahmed钝头体的三维图及数据如图1图1Ahmed钝体货车的三维图及数据如图2图2货车相关数据和三维图22011年CDAJ－China中国用户论文集3Ahmed钝体外流场模拟验证对Ahmed钝体做外流场模拟之前，首先要对Ahmed钝体做相应的计算域，同时要生成相应

7、的体网格。对于计算域的建立，为了减少建立的壁面对模拟造成的影响，计算区域Ahmed钝体的前方设置为5倍的Ahmed钝体长,上方为5倍Ahmed钝体高,侧面为5倍Ahmed钝体宽,后方为10倍Ahmed钝体长。网格划分采用Trimmer，建立的网格模型如图3，生成145万网格。图3Ahmed钝体体网格Ahmed钝体模型模拟的外流场能够产生除转动车轮、发动机机舱及乘员舱、车身底部和表面凸起物外的真实车辆外流场的基本特征，同时国内外专家学者对Ahme