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1、第19卷第1期上海工程技术大学学报Vol.19No.12005年03月JOURNALOFSHANGHAIUNIVERSITYOFENGINEERINGSCIENCEMar.2005文章编号:1009-444X(2005)01-0032-03轿车外形的空气动力性能有限元分析万尧,刘长虹(上海工程技术大学汽车工程学院,上海200336)摘要:运用有限元分析软件ANSYS对三种典型的汽车外形空气动力性能进行了模拟分析计算。通过对不同速度、不同车型的计算分析比较,得到在高速情况下车型三的空气动力学性能优于其他两种车型。关键词:轿车
2、;空气动力性能;有限元法中图分类号:O351文献标志码:AFEMAnalysisofAerodynamicCharacteristicsofSaloonShapeWANYaoyao,LIUChanghong(CollegeofautomobileengineeringShanghaiUniversityofscienceengineering,250XianxiaRoadShanghai,200336,China)Abstract:Theaerodynamiccharacteristicsofthreetypicalsaloonshap
3、esareimitated,analyzedandcalculatedbymeansofanalysissoftwareANSYS.Bycomparisonofdifferentvelocitiesanddifferentshapesofsaloons,theaerodynamiccharacteristicsofshapeisbetterthanshapeand!insuperspeedcircumstance.Keywords:saloon;aerodynamiccharacteristics;finiteelementmethod
4、汽车发展给人类社会带来了巨大而深刻的变起步,也取得了一些成果。本文运用ANSYS公司化。从时速不超过50km/h的马车型汽车,发展的有限元分析软件ANSYS对三种汽车外形气动到现在的时速达到200~300km/h的流线型汽性作了比较,研究汽车外形对气动性的影响。车。汽车速度的不断提高,随之出现的与汽车气动性能有关的问题也越来越多,如空气阻力(当车速1数学以及有限元模型达到250~300km/h时,空气阻力占总阻力的50%以上)、气动噪声以及对周围环境的影响等,均根据流体力学理论,计算的数学模型采用三维与汽车外形的流线程度有关。为此,还必须进一
5、步粘性不可压缩雷诺平均应力方程和工程上应用较优化车体外形,减少空气阻力等对汽车的影响。广的k双方程湍流模型。有限元分析计算是研究汽车气动性的一种手连续性方程:段,国外在这一方面已经做了大量工作,而且也开+!(V)=0(1)发出多种有限元分析软件。我国在这一方面刚刚t收稿日期:2004-06-10基金项目:上海市教委基金资助项目(04NE31)作者简介:万尧(1980-),男,上海人,大学本科,研究方向为城市交通运输与智能化管理.第1期万尧,等:轿车外形的空气动力性能有限元分析∃33∃动量(矢量)方程:13.89m/s和250k
6、m/h即69.44m/s下。进行仿V+!(V∀V)-!(∀eff!V)=tT!P#+!(∀eff!V)(2)式中:∀eff为有效粘性系数,且∀eff=∀+∀t,∀为动力粘性系数;2∀t为湍流粘性系数,其中∀t=C∀k/;C∀为常数,一般取C∀=0.09;2P#为修正压力,且P#=P+k;3k和值1可由k双方程得出。图1车型一速度流线矢量图湍流动能k方程:Fig.1Velocityflowlinevectorofthemodelk∀eff+!(Vk)-!!k=G-(3)t#k湍流动能耗散率方程:∀eff+!(V
7、)-!!=t#(C1G-C2)(4)k其中:C1,C2,#k,#为常数,其取值一般为C1=1.44,C2=1.92,#k=1.0,#=1.3。剪切生成项G的取值一般按下式得出图2车型一流体压力分布图T2Fig.2DistributionoffluidpressureofthemodelG=∀t!V(!V+!V)-!V(∀t!V+k)3(5)由于本文使用的是ANSYS教学版软件,在计算规模上有很大限制。因此对计算模型作了必要的简化,考虑汽车结构的对称性,在忽略侧风等非对称性因素的影响。考虑汽车的对称面
8、,同时对车底、车头等部位均进行了简化,建立了平面有限元模型。使用ANSYS软件的2DFLOUNT141单元进行离散,用有限元的二维分析模型进行求解。图
