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1、第22卷第11期航空动力学报Vol.22No.112007年11月JournalofAerospacePowerNov.2007文章编号:1000-8055(2007)11-1858-05侧风环境下行驶的直背式轿车气动力计算郑昊,康宁,蓝天(北京航空航天大学汽车工程系,北京100083)摘要:分别对直背式简化轿车模型在无侧风、稳态侧风、非稳态侧风三种条件下汽车周围流场进行了数值模拟,并对汽车受到的气动力进行了计算.结果表明,定常侧风会产生较大侧向力,阻力和升力也有一定增加;在非定常侧风作用下,气动力变化趋势与侧风速率变化趋势基本相同.阻力增大幅度较为
2、平缓,侧向力增大较为显著,升力处于两者之间.当侧风增大到一定速率后,车外流场会发生较大变化,尾涡会转变为侧向涡.关键词:汽车空气动力学;气动力;侧风;非定常流中图分类号:U461.1文献标识码:ACalculationofaerodynamicforcesofacarwiththeeffectofcrosswindZHENGHao,KANGNing,LANTian(DepartmentofAutomotiveEngineering,BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Beijing100083,
3、China)Abstract:Theoutflowfieldofasimplifiedfastbackcarwassimulatednumericallywiththeeffectofnocrosswind,steadycrosswindandunsteadycrosswind.Theaerodynamicforcesandcoefficientswerecalculated.Theresultsshowthat,steadycrosswindwillgener-atebiggerlateralforce,andalsoincreasethedrag
4、andliftingforcetoacertainextent;thechangetrendofaerodynamicforceswasthesameasthatoflateralwindspeed.Withtheeffectofunsteadycrosswind,thedragincreasesmoreslightly,andthelateralforceincrea-sesmostsignificantly;theliftingforceremainsmoderately.Whencrosswindreachesahighlevel,theflo
5、wfieldwillchangedramatically,andthewakevortexisturnedintosidevortex.Keywords:automobileaerodynamics;aerodynamicforces;crosswind;unsteadyflow汽车在侧风中行驶时,会受到较大的侧向力、分布情况对气动力的影响进行了分析.横摆力矩和侧倾力矩.侧向气动力将引起轮胎侧1计算模型的建立偏,致使汽车偏离行驶方向,这种偏离由驾驶员调[1]整转向盘来修正.为了消除侧风的影响,驾驶员1.1控制方程连续调整转向盘,会导致驾驶员极度过早疲
6、劳和通常状态下,汽车车速低于200km/h,远小增加危险性.因此,对行驶中的汽车进行侧风环境于0.3倍声速,因此汽车周围流动可按不可压流下的气动力分析是十分必要的.处理.在阵风作用下流动应按非定常流动处理,空本文应用商用CFD软件Fluent分别对无侧气介质的物性参数恒为常数,空气对汽车的绕流风、稳态侧风、非稳态侧风下的车身周围流场进行完全处于湍流状态.控制方程为非定常不可压N-了数值模拟,对气动力及气动力系数进行了计算,S方程并根据车身外流场的三维流线图和车身表面压力收稿日期:2006-10-26;修订日期:2007-01-18作者简介:郑昊(19
7、82-),男,北京人,硕士生,主要从事汽车空气动力学方向的研究第11期郑昊等:侧风环境下行驶的直背式轿车气动力计算1859ý#V=0(1)侧面距离车身表面7倍车宽,进口距离模型最前端3倍车身长,模型后端至计算域出口4倍车身5Výp2长,计算域高度取4倍车身高,车模离地间隙20+(V#ý)V=-+výV(2)5tQmm.式中,V为速度矢量,ý为哈密顿算子,p为空气压强,Q为空气密度,T为空气运动粘性系数.把湍流运动的速度和压力分解为平均值和脉动量后,在平均值基本方程中就出现了雷诺应力这一反映湍流运动的特征量.由于方程不封闭,无法对此进行求解.为此,人们
8、在试验基础上对雷诺应力提出了一系列假设,得到了适应于不同湍流流动的湍流模型.其中,Spalart-Allma
