尾翼对车辆的空气动力学影响模拟分析及试验验证

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1、尾翼对车辆的空气动力学影响模拟分析及试验验证陈荷周江彬刘劲松(上海大众汽车有限公司，上海201805)【摘要】为了研究不同造型结构的尾翼对整车空气动力学的影响，建立三维模型，利用Fluent软件对其进行分析计算，综合考虑动力性、经济性及稳定性的要求，同时进行风洞试验。结果表明：随着尾翼高度的增加，风阻系数先减少，后增加，后升力不断减少，前升力有所增加，增加的趋势比较缓慢。同时也认证了计算模型以及模拟结果的准确性，为以后的开发提供了一种经济、快速的方法。【Abstract】Inordertostudytheinfluenc

2、eofdifferentrearspoilertoaerodynamicofvehicle，3一Dmodelisestablished．SoftwareFluentisusedconsideringthepower，economyandstabilityrequire-ments．Thewindtunneltesthasalsobeendoneforvalidation．Theresuhshowsfromtheinfluenceoftheheightofrearspoileronliftanddragforavehicl

3、e，astheheightofrearspoilerincreased，thedragwilldecreaseandthenincrease，therearliftwillbelowerandlower．Theaccuracyofthecalculationmodelisalsoce~ified，andaneconomicalandrapidmethodisprovidedforfuturedevelopment．【关键词】风洞试验尾翼空气动力学风阻系数doi：10．3969／j．issn．1007-4554．2012．

4、02．060引言1计算模型的建立随着社会与技术的发展与进步，驾驶者对车1．1几何模型的建立辆的要求越来越高，速度上的要求也不断提升，但完全采用设计阶段的原始CAD模型，运用是速度的提高也要保证安全，同时由于石油资源1：1的几何模型。为了提高优化计算的速度，以及的匮乏以及原油价格的上升，对车辆的油耗要求避免不必要的工作量，省略门把手，对门缝进行光也在提升。这些都是汽车在动力性、经济性及稳滑处理(图1)。定性上对设计部门提出的要求。对车身底部进行了简化，根据Buchheim的研汽车尾翼，在一定程度上很好地解决了上述究，对地板

5、进行平整化处理，同时参考其修正值。几个问题之间的矛盾。本文结合上海大众某A级具体的修正值见图2。对于前车头底部的简化修车的开发过程，对3款不同尾翼进行了空气动力正，根据其理论，设定值为0．015。学计算及仿真，并在风洞试验中对其结果进行了1．2计算区域的建立验证。从实际情况来看，计算域的边界应在汽车外收稿日期：2011—11—25上海汽车2012．02-23·塑+++：0．⋯1dddya‘其中：P为密度，t为时间，为速度矢量，、、为速度矢量在、Y、z方向的分量。在湍流模型的选择中，运用目前比较成熟的一s模型。为湍动能，为

6、湍动耗散率。湍动粘度L2·可由其两者表示为：=p，为经验常数。图1车辆网格处理在标准一模型中，与占是两个基本未知量，与之对应的输运方程为：+=△aa毒a[Lc、厂’+I差a】J+G一

7、p—y+．s(2)a+a=毒a[L(、，-’+)蹇a】J+詈3，，(G+C3占G6)一C2g。-+S(3)图2车辆底部简化模型与修正值其中，是由于平均速度梯度引起的湍动能J]}的围的无穷远处。在计算中，将其设在有限的范围产生项，G是由于浮力引起的湍动能的产生项，内，近似认为来流无干扰(图3)。由于计算条件代表可压湍流中脉动扩张的贡献，c。，

8、C：，C的限制，参考数值模拟的经验及实际计算的情况，为经验常数，，分别是湍动能和耗散率对应的整个计算区域取一个长方体形状。整车的计算区普朗特数，s，s为用户定义的源项。域尺寸为：长48m，宽和高都为8m。在车身表面、2．2边界条件的设定车轮表面以及地面均生成5层边界层，其余体单将人口设置为速度人口(速度为140km／h)，元均使用四面体。出口设置为压力出口(一个大气压)，车体表面包括轮胎以及地面设置成无滑移墙，其余壁面设置为无剪切力墙。2．3方案设计根据造型的意见，考虑总布置、法规、模具制作等因素，设计以下3款尾翼，具体

9、参数以及相应的几何结构见图4、5。图3车辆的边界层设定2数值模拟及结果分析2．1基本方程及湍流模型的选择流体计算的基本理论就是三大守恒定律，即图43款尾翼的截面图质量守恒、动量守恒以及能量守恒。·24·上海汽车2012．02原理和伯努利定理可以得知，尾翼下方的压强比尾翼上方的压强小，也就是说，尾翼上表面受到向-●下的