车身尾部结构对轿车尾流场影响的数值分析与优化研究

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1、分类号U461.1单位代码10618密级公开学号2120940011专业硕士学位论文车身尾部结构对轿车尾流场影响的数值分析与优化研究研究生姓名：张金龙导师姓名及职称：张甫仁教授申请专业学位类别工程硕士学位授予单位重庆交通大学论文提交日期2015年4月24日专业领域名称车辆工程论文答辩日期2015年6月7日2015年6月9日StudyontheEffectsofBodyRearStructuretoWakeFieldAndtheBodyRearStructureOptimizationByComputationalFluidDyna

2、micsADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhangJinlongSupervisor：Prof.ZhangFurenChongqingJiaotongUniversity,Chongqing,China重庆交通大学学位论义原创化声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文

3、中明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：灵如年月日Ｊ重庆交通大学学位论文化权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权重庆交通大学可Ｗ将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本人学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并进行信息服务（包括但不限于汇编、

4、复制、发行、信息网络传播等），同时本人保留在其他媒体发表论文的权利。学位论文倘齡；指导獅签备日期心少年《月日日期：Ｗ年ｂ胥日ｙ？？本人同意将本学位论文提交至中国学术期刊（光盘版）电子杂志社ＣＮＫＩ系列数据库中全文发布，并按《中国优秀博硕±学位论文全文数据库出版章程》规定享受相关权益。化学位论文作者签名：＾指导教师签名了＾＾＾／曰期：年Ｍ曰曰期：＞年＾月曰ｗ住３＾摘要随着现代车辆行驶速度的提高，汽车空气动力学特性对车辆动力性、燃油经济性和操纵稳定性的影响越来越突出。其中，与汽车空气动力学特

5、性紧密相关的汽车外流场与气动造型研究已成为汽车制造企业关注的热点问题之一。汽车尾流场是汽车外流场中最复杂的部分之一，其结构特点取决于汽车尾部造型，汽车尾部造型的变化甚至会对汽车外流场产生重大影响。因此，车尾结构变化对尾流场的影响及车尾结构优化研究是汽车空气动力学的一个重要研究方向，对汽车车身的前期开发设计具有重要理论指导和工程实际意义。本文针对轿车尾部相关结构参数变化对尾流场的影响，基于MIRA轿车模型，运用数值研究方法对不同尾部参数的轿车尾流场进行数值分析，并保持前部造型不变，对车尾整体结构进行优化研究，具体研究内容如下：1．汽

6、车空气动力学仿真理论研究与仿真方案验证。针对汽车阻力及尾流场产生机理，研究汽车空气动力学数值仿真理论基础，通过分析各种湍流模型、近壁面处理方法、数值计算方法的优缺点，确定本次数值模拟方案及处理方法。建立阶背MIRA模型，在Star-ccm+软件中进行计算域网格划分并仿真计算，把仿真结果与国内外相关MIRA模型风洞试验数据对比分析，结果表明本次模拟方案及处理方法具有较高可信度。2．轿车尾部相关结构对尾流场影响研究。通过分析构成车尾的侧窗、车顶、后窗、车尾端面、尾部上翘角及后备箱等相关参数的变化范围，得到不同尾部结构参数的阶背MIRA

7、模型。对各尾部结构修改后的模型进行数值仿真研究，分析各结构参数变化对轿车尾流场中气流分离及尾涡结构的影响，综合分析各尾部结构参数的气动阻力系数特点，得出气动阻力系数最小时的各结构参数优选值。3．车尾整体结构最优化分析。在标准MIRA轿车模型前部形状及尺寸基础上，基于车尾各结构参数单独变化的优选值，综合考虑车尾各结构间的相互影响，以气动阻力系数最小为最优化目标，运用正交试验设计方法，对车尾整体结构进行最优化分析，得出车尾相关结构对气动阻力系数影响大小及车尾各结构相互影响下的最优参数值。建立车尾整体结构最优化模型并进行仿真计算，对比优

8、化模型与原车模型数值仿真结果，研究表明，轿车车尾结构整体最优化使气动阻力系数相对与原车减小0.04481，减阻率达14.31%，可以有效减小轿车空气阻力系数，降低气动阻力，提升车辆经济性。关键词：汽车空气动力学，数值仿真，车尾结构，尾流场，车尾最优