基于CFD的某车型外流场分析.pdf

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1、10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.10.048基于CFD的某车型外流场分析112高志彬，赵锴，刘政（1.青岛理工大学，山东青岛266500；2.现代汽车研发中心（中国）有限公司，山东烟台264000）摘要：为研究车辆空气动力学特性，对汽车外形进行优化设计，采用CFD方法对车辆周围外部流场进行模拟，仿真计算车身所受气动力，获得了汽车空气动力学特性参数和气动阻力分布，指导汽车外形改进。关键词：汽车空气动力学；CFD方法；优化分析中图分类号：U461.1文献标识码：A文章编号：1671-7988(2017)10-137-03AnalysisofOutflowF

2、ieldofaVehicleBasedonCFD112GaoZhibin,ZhaoKai,LiuZheng(1.QingdaoUniversityofTechnology,ShandongQingdao266500;2.HyundaiAutomotiveR&DCenter(China)Limited,ShandongYantai264000)Abstract:Inordertostudytheaerodynamiccharacteristicsofavehicleandoptimizetheexteriorshapeofavehicle,theCFDmethodisusedtosi

3、mulatetheexternalflowfieldaroundthevehicle.Theaerodynamiccharacteristicsofthevehiclearecalculated.Obtainingthevehicleaerodynamiccharacteristicparametersandtheaerodynamicresistancedistribution,whichcanguidetheimprovementofacar'sdesign.Keywords:automotiveaerodynamic;CFDmethods;analysisCLCNO.:U46

4、1.1DocumentCode:AArticleID:1671-7988(2017)10-137-03引言1、汽车外流场计算流程随着汽车工业的发展，人们对汽车性能的要求逐渐提高。对于汽车造型，它不仅要符合美学，更需要满足空气动力学要求。汽车的空气动力学特性直接影响车辆的动力性、燃油经济性和操控性。计算流体动力学(ComputationalFluidDynamic，CFD)越来越广泛运用于汽车空气动力学研究中,国内外许多汽车企业和科研院所在汽车外流场模拟计算上取[1-2]得较多成果，从理论研究进入工程实用化阶段。采用CFD方法对汽车外流场区域的数值模拟分析，对整车的气动阻力和升力进行

5、仿真，分析仿真结果可为车辆外形设计提供改进方案，减少高成本的车辆实车或模型风洞试验，[3-5]图1汽车外流场计算流程图为汽车的优化设计提供了有效途径。进行汽车外流场工程计算的步骤主要包括：（1）使用前作者简介：高志彬（1969－），男，副教授，就职于青岛理工大学。处理软件对汽车三维模型进行几何拓补、修补；（2）划分网研究方向为汽车动力学。2017年第10期高志彬等：基于CFD的某车型外流场分析138格并判断网格质量；（3）进行计算，判断计算结果准确可信复杂，故适合划分非结构化网格，本次分析采用ICEM网格后进行后处理。计算流程如图1。划分工具，可自动生成高质量四面体网格。网格的大小

6、将直接影响计算域内网格的数量和疏密程度，进而影响模拟精度2、模型简化和气动力计算结果的精度。计算域体网格设置为512，面积较大且较平滑的面设置为64，面积较小且曲率较大的面设置由于本次分析车型外形结构复杂，在保证计算精度和计为16，轮胎凸台设置为2，在车身周围设置密度盒，网格大算要求前提下，对该车辆模型进行简化处理以保证网格划分小设置为256。本文生成网格数156万，生成网格结果如图4、质量。将进气格栅、车轮封闭，封闭车辆底部忽略底盘传动图5、图6。系统影响；忽略雨刮器、雨水槽和门把手，仅保持其曲面外形；车轮与地面接触变形视为小凸台。模型简化结果如图2。图4整车流体域网格图5车身网

7、格图6中面实体网格模拟车身周围气流还需对车身表面的网格进行处理，设图2车辆模型简化结果置边界层以保证气动力计算精度。在车身周围拉伸出贴近且3、计算域确定及网格划分平行于车身的三棱柱网格作为边界层，初始层设置为1mm，高度比为1.5，共三层，图7为车辆边界层示意图。3.1计算域确定模拟车辆周围流场状况，需在车辆周围建立一个区域包[6]围车身模拟风洞监测流场状态，此区域作为流体计算域。计算域通常为长方体，尺寸根据进行模拟的车辆尺寸确定。图7边界层网格图8网格质量进行数值模