基于Fluent的汽车外流场特性研究.pdf

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1、第52卷第3期V01．52No．3农业装备与车辆工程AGRICULTURALEQUIPMENT＆VEHICLEENGINEERING2014年3月March2014doi：10．3969／j．issn．1673—3142．2014．03．014基于Fluent的汽车外流场特性研究顾文领．崔俊杰(030051山西省太原市中北大学机械与动力工程学院)[摘要]空气的流场特性能够直接影响汽车行驶的稳定性以及其燃油经济性。通过对某轿车整车模型进行简化，在FIuent应用软件的基础上，利用混合网格划分的方法，对轿车外围流场的分布特性进行研究分析，并对比研

2、究了汽车在无轮和有轮情况下流场的差异，为汽车外流场特性研究提供了理论依据。[关键词】汽车；流场；数值模拟；表面压力[中图分类号]U462[文献标志码】A[文章编号]1673—3142(2014)03-0055--04CharacteristicsofCarExternalFlowFieldBasedonFluentGuWenling，CuiJunjie(CollegeofMechanicalEngineering，NorthUnivers畸ofChina，TaiyuanCity，ShanxiProvince030051，China)[Abst

3、ract]AirflowcharacteristicsCandirectlyaffectthestabilityofcarsandtheirfueleconomy．Inthispaper，asedanvehiclemodelissimplified，basedontheFluentapplicationsoftware，hybridmeshingisusedtoanalyzecar8peripheralflowdistributioncharacteristics．Andthedifferencesofflowfieldofthecal"wi

4、thoutwheelsandwithwheels呲comparativelystudied．atheoreti-calbasisforCharacteristicsofCarExternalFlowFieldisprovided．[Keywords]automobile；flowfield；numericalsimulation；surfacepressure0引言当汽车在地面上行驶时，汽车周围的空气就会形成绕汽车的流动．其直接影响着汽车的驱动特性、稳定性、操作性、燃油经济性等。对汽车外流场的研究主要是汽车周围压力场的研究、气动力和气动力矩形

5、成机理的研究、空气阻力对汽车动力性和经济性的研究in。由于汽车外形接近于钝形物体。绕汽车流动的气体就会在汽车尾部发生分离，形成尾涡。随着公路状况的改善，汽车行驶速度的提高，汽车后部气流分离形成尾涡的强度也随之增大．增强的尾涡大大增强了汽车车身受到的压差阻力，因此气动阻力也有增加的趋势【2】。在汽车外流场的研究中，避免过早地发生气流分离，降低汽车后部形成的尾涡强度和大小。减小气动阻力，是汽车外流场研究所面临的主要难点。因此在汽车的设计过程中，汽车外流场的流体动力学成为重要的设计考虑．研究汽车外流场的特性具有非常重要的理论意义和实际意义131。1

6、汽车外流场的特点和基本假设体，周围流场十分复杂14l。其主要特点是：汽车是形状复杂的近地面行驶的钝头体。汽车表面是复杂的三维曲面．特别是底部凹凸不平使流动参数沿汽车运动方向呈非周期性变化。底部地面效应形成了汽车特有的复杂边界条件。流动参数沿垂直方向变化剧烈。侧向风使得汽车尾部周围的流场不对称，更增加了流场复杂性。这就使汽车扰流流场十分复杂，典型流动特征为三维、粘性、湍流分离和非定常：由于汽车三个方向空间尺度相差不大，特别是与行驶方向垂直的尺寸较小，从而使各个方向的流动相互干扰表现出湍流的特征：汽车空气动力学属于低速空气动力学。当汽车的车速达到

7、250km／h计算，马赫数也只有0．20，这时的空气密度变化仅为2％．因此可以忽略空气压缩的影响。这样就把汽车周围流场看作是不可压缩的。由于空气相对汽车作低速流动，空气的热传导系数很小，汽车对周围流场的热影响可忽略，因此，汽车周围流场可视为恒温场；空气的密度很小．在模拟汽车周围流场时。流场中空气的单位质量力可以忽略。汽车是在道路的支撑下在路面上行驶的钝头2几何模型的简化收稿日期：2013—12-01修回日期：2014-02—18在进行计算机仿真过程中，考虑到计算机硬56农业装备与车辆工程件条件以及计算时间，将汽车表面及车体内部的凹凸作平滑处理

8、，然后按1：l的比例进行建模。为使来流均匀稳定，来流进13应距车头一定距离。而为了使汽车尾流充分发展，车身尾部距出13应保持适当的距离，以避免在计算过程中因计算区域