LES模型的汽车外流场数值模拟

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1、学兔兔www.xuetutu.com第48卷第14期机械工程学报Vb1．48NO．1420l2年7月J0URNALOFMECHANICALENGINEERINGJu1．20l2DoI：10．3901／JME．2012．14．097基于准k．占．／LES模型的汽车外流场数值模拟水汪怡平’，2谷正气2邓亚东苏楚奇f1．武汉理工大学汽车工程学院武汉430070：2．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：采用RANS／LES混合模式对汽车外部的平均流场进行计算分析。采用三方程的k-

2、z．’，湍流模型作为RANS／LES混合模式中的RANS部分。针对k-6．v湍流模型中的正应力(v)输送方程以及用于构造松弛函数2的椭圆方程引起数值计算不稳定等问题，根据Boussinesq假设和量纲一分析对微分形式的v。方程进行合理的简化，推导出代数形式的正应力1，z方程以及新的湍动粘度方程。最终获得新的准k．占．／LES混合模型，并将其应用于汽车外部流场计算仿真中。准k．．／LES模型的控制方程借用商业软件Fluent中的Realizablek／LES模型中的k方程和方程，并采用FluentUDF

3、将代数形式的v方程以及新的湍动粘度方程写入计算程序中。计算结果与其他RANS／LES混合模型、完全大涡模拟以及风洞试验进行对比分析，结果表明，在同等的计算条件下该混合模型能更加准确且高效地模拟车身表面的气流分离以及尾部流场。关键词：湍流模型大涡模拟外流场中图分类号：U469AerodynamicSimulationsofVehiclebyUsingtheHybridSemik一．V／LESModelⅥNGYipingGUZhengqiDENGYadongSUChuqi(1．SchoolofAutomo

4、tiveEngineering，WuhanUniversityofTechnology,Wuhan430070；2．KeyStateLaboratoryofAdvancedTechnologyandManufactureforVehicleBody,HunanUniversity,Changsha410082)Abstract：ThehybridRANS／LESapproachisemployedtocomputetheexteriortime—averageflowfieldofavehicle．T

5、hethree—equationk—s-vturbulencemodelisemployedastheRANSpartincurrentresearch．Toovercomethenumericaloscillationinducedbythenormalstress(v)transportequationandtheellipticequationwhichisusedtoconstructedrelaxationfunction2inthek-6一vmodel，thealgebraicformof

6、thenormalstress(V)equationandtheneweddy-viscosityequationarederived，basedontheBoussinesqapproximationandnon-dimensionalanalysis．Then．thenewhybridsemi-k一占一1，／LESmodelwhichcanbeusedtocomputethevehicleexteriorflowfieldisobtained．Thecontrolequationsofthenew

7、modelemployedthesame后andequationsasthoseintherealizablek-s／LESmodelincommercialsoftwareFluent．withanalgebraicequationfor1，andneweddy-viscosityprogrammedbyFluent—UDF．Thecomparisonsbetweentheresultsobtainedbysemi-k-E-v2／LESmodelandotherhybridRANS／LESmodel

8、s，entireLESandwindtunnelexperimentshowthatthenewmodelismoreaccurateandeficienttosimulatetheflowseparationaroundthebodysurfaceandthewakevortex．Keywords：TurbulencemodelLargeeddysimulationExteriorflowfieldRANS模式在非定常模拟方面的不足，使其很难准0前言确