含发动机舱内流、地面效应的汽车流场模拟

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1、南京航空航天大学硕士学位论文摘要国内外对汽车空气动力学研究过程中，鉴于风洞试验成本太高，数值模拟得到发展。国内近几年在汽车空气动力学方面取得了很大的进展。本文针对某轿车模型，采用计算空气动力学数值模拟方法，利用FLUENT软件，研究了发动机舱、地面效应对轿车空气动力特性的影响，探索了含有发动机舱的轿车流场的模拟方法。在对轿车内-外部流场数值模拟的基础上，通过理论分析、数值计算，研究了发动机、散热器、前端开口的匹配问题。本论文的主要工作有以下几个方面:（1）.查阅了大量的资料，分析了国内外空气动力学最新成果，通过具体数据说明了发动机

2、舱内流和地面效应对整车空气动力学特性影响非常大，比较分析了国内外汽车气动力与流场计算方法。（2）.利用大型CAD软件CATIA建立了某轿车车身模型，针对汽车空气动力学流场流动特性，采用三维不可压缩雷诺平均方程N-S方程和RNGk−ε湍流模型，控制界面的物理量应用二阶迎风差分格式获得，并运用SIMPLEC压力修正法进行迭代。采用FLUENT的前置处理器GAMBIT作为网格生成工具，计算软件选用FLUENT，同时利用FLUENT进行后置处理。分别计算了含有地面效应和不含地面效应的两个模型，计算结果包括流场迹线、压力场，统计出了所受到的

3、力和力矩。（3）.在上述CAD模型基础上，利用CATIA建立了发动机舱模型，散热器和风扇分别利用多孔跳跃和风扇模型代替，选择与（2）中相同的模拟条件对含有发动机舱的模型进行数值模拟。（4）.对上述三种模型的模拟结果进行比较，分析了地面效应、发动机舱内流对轿车空气动力学性能的影响，为轿车流场的改进提供了一些意见和建议。（5）.通过对发动机舱内流的模拟，得到了流过发动机舱前端开口、散热器的空气量，根据发动机散热量和所需空气量的关系，分析了舱内的散热情况。最后，根据本文和国内外研究成果，对汽车流场模拟提出了一些设想。关键词：汽车，发动机

4、舱，CFD，地面效应，数值模拟分析i含发动机舱内流、地面效应的汽车流场模拟ABSTRACTInthecourseofstudyingvehicleaerodynamicsdomesticandoverseas,becausewindtunneltestscosttoomuch,CFDtechnologyiswidelyused.Wehavegotgreatachievementsduringrecentyears.UtilizingCFDtechnologyandFLUENTsoftware,thispaperanalysesth

5、eeffectsofunderhoodandgroundeffectoncarflowfield,andexploressimulationmethodsonstudyingcarflowfieldwithunderhood.Onthebasisofthissimulationabove,thispapersolvesengineandradiatormatchproblembyapproachoftheoryanalysisandnumericalcalculation.Thecontentsofthispaperasfollo

6、ws:(1).GroundeffectandunderhoodhavegreateffectoncarflowfieldandCFDtechnologyhasproventobeaneffectiveapproachtoofferthecar’saerodynamiccapabilitiesbeforehand.(2).BuildthecarbodymodelbyCATIA,inthecalculationofflowfieldthree-dimensionalunsteadyNavier-Stokesequationsareso

7、lvedbychoosingRNGk−εmodelequations,requestitsansweriterativelybySIMPLECmethod.AndapplyGAMBITsoftwaretobuildthestructure-unstructurehybridmesh,FLUENTsoftwaretodisposeitsdata.Carryonthesimulationstotwomodels,andonewithoutgroundeffectandtheotherconsiderthegroundeffect.Th

8、eresultgivestheflowfieldandpressurefieldandsoon.(3).Addunderhoodtothemodelgivenin(2),Carryonthesimulationstomodelwithunderho