轿车外流场数值模拟的研究

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1、一一-一一一一一愈达塑匹尝弩洛-摘要汽车空气动力学性能不仅直接影响汽车的动力性、燃油经济性、环保性、操纵稳定性、安全性、舒适性等性能，还能影响着汽车的外观款式及审美的流行趋势。在汽车尤其是轿车车身造型设计过程中力求取得最佳的空气动力学性能非常有意义的。随着人们对汽车性能要求的不断提高，汽车空气动力特性日益受到汽车制造业重视，气动性能的优劣以成为汽车市场竞争的重要方面。随着汽车保有量的增加，汽车在行驶中的车辆密度有了很大程度的提高，不同车辆间、车辆路面间的相互关系很大程度上关系到交通的安全。汽车空气动力学日益受到人们的重视。汽车空气动力学研

2、究方法有三种。现在用的最多的是实验的方法。数值模拟的方法有很多的优点，但这一切都建立在对湍流模型的正确的假设上。因为数值模拟的很多流态的物理模型都是风洞实验中得出的，并且数值模拟的结果也要得到风洞实验的验证.因此，这两种方法相互促进。本文在前届师兄的论文的基础上，消化吸收了他们的论文的精要后又作了一定的工作。在完成了轿车外流场数值模拟的基础上又做了转动车轮的外流场的模拟。在汽车外流场的数值模拟的过程中，应该选取结构性的网格，这就要求使BLOCK尽A合格。第一层BLOCK是最重要的，也是最耗费时间的。根据汽车外流场的特点把车辆的外流场分层建

3、立BLOCK。这样做就可以控制CELL的密度。然后选取合适地湍流模型—RNGIk一e和UD差分形式。在设定边界条件的时候，选取了地面有滑移和地面无滑移两种边界条件模拟。经计算得知有滑移边界条件的模拟更能准确反映汽车外流场的特性。后处理显示，本次仿真模拟出了车尾部流场的拖拽涡、车身表面的压力分布、车身表面摩擦力分布。这些数据对于实际工程设计有重要得意义。准确得知道车身表面压力分布可以确定汽车附件的位置—空气进出气口、后视镜、天线以及刮雨器的形状等。由于在设计的初期经常改变产品的外形，如果对于每一种外形都进行风了9摘要暇...........

4、......口口里鱼口坦口..国....鱼口口...日.........洞实验必然耗费很多的资金、时间，所以可以用CFD方法辅助风洞实验来得到产品的最佳气动外形。这样做就可以用最少的资金和时间来得到最佳的产品外型。由于风洞实验条件的限制，转动车轮周围的流场的数据难以获得。尤其是车轮和地面的接触面附近的流场难以在风洞中准确的模拟，数据也很难采集。模拟车轮转动的实验设备也很昂贵。本文用〔'FD方法模拟车轮周围流场。网格质量对于获得精确的计算结果极为重要。如果流动模型中粘性影响占主流，那么就决定了计算开始时应用结构性，六面体网格单元方法。这种方

5、法可以提供高扁平率的单元，这种单元常常用于精确捕捉到与壁面相接的边界层。然而，当试图建立在刚性车轮和地面之间的相切接触区域的模型时，结构性网格的使用意味着网格独立的结果不可能表现出这一临界区域。因此，这就决定了，车轮模型应该是弹性的。充气轮胎的变形由轮胎尺寸、轮胎侧壁硬度、充气压力和车轴载荷决定。根据公开的文献关于这些影响到典型地面轮胎的接触区域的参数研究，发现这个接触区域的长度相应于大约100~350。之间。可以把车轮切掉大约100-350。之间的部分，然后把切掉的部分用一个矩形的BLOCK代替。根据这种修正对于计算有效性只有很小的影响

6、，试验发现，车轮载荷和由此得出的接触面几何形状对于车轮受力的测量只有很小的影响。本次模拟得到了车轮周围流场的气流的速度分布、车轮表面压力分布。通过对车轮转动和车轮不转动两种结果的比较发现，车轮外流场的模拟相对于风洞实验来说，容易实现、数据完全—可以得到任意点的数据、可以很快对改型的设计进行模拟。总之，汽车外流场气流流态对于汽车设计有很大指导作用.特别在汽车设计的初期，CFD以其快速性、高效性、经济性逐渐成为风洞实验的重要的辅助作用。鉴于CFD的种种优点，我们应该对其做更多的工作使其在实际的工程设计中发挥更大的作用。关键词:汽车空气动力学致

7、值模拟车轮转动厂令杏﹂/了吉林大学硕士研究生毕业论文鱼鱼鱼旦...口.鱼鱼旦坦鱼口口AbstractTheperformanceofautomotiveaerodynamicsafectsnotonlydynamics,fueleconomical,environmentalprotect,manipulativestability,security,comfortableability,butalsotheautomotiveappearanceandtastefashion.Itisveryimportanttoobtainthemo

8、stoptimumaerodynamicsshapeintheautomotivedesign,especiallysedan.Theinquiringtoautomotiveperforma