基于外流场数值仿真的某赛车优化设计.pdf

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1、第52卷第11期V01．52No．1l农业装备与车辆工程AGRICULTURALEQUIPMENT&VEHICLEENGINEERING2014年11月November2014doi：10．3969／j．issn．1673—3142．2014．11．005基于外流场数值仿真的某赛车优化设计张庆军．万举晔(230009安徽省合肥市合肥工业大学机械与汽车工程学院)[摘要]J4,-i了某赛车及计算域外流场模型，基于RNG湍流模型对其进行流体动力学仿真，发现升力系数不满足赛车的设计要求。为此，对该赛车模型进行造型优化，并对优化前后的赛

2、车外流场分布及车身压力分布情况进行对比．表明优化之后赛车具有良好的气动特性。[关键词]赛车；外流场；数值模拟；造型优化[中图分类号]U469．6'96[文献标志码】A[文章编号]1673—3142(2014)11-0018-04OptimizationDesignforaRacingCarBasedontheFlowFieldNumericalSimulationZhangQingjun，WanJuye(SchoolofMechanicalandAutomotiveEngineering，HefeiUniversityofTe

3、chnology，He础City，AnhuiProvince230009，China)[Abstract]Themodelofaracingcarandthecalculationoutsidetheflowfieldwasbuilt，andthefluiddynamicsimulationWaSdonebasedontheRNGturbulentmodel．ThenitWaSfoundthattheliftcoefficientcouldnotmeettherequirementofthedesign．Therefore，t

4、heshapeoptimizationoftheracingCarmodelwascarriedout，andthebodypressuredistributionandflowfielddistributionthroughtheshapeoptimizationwerecompared．TheresultshowsthattheCarhasgainedagoodaerodynamiccharacteristicaftertheoptimization．[Keywords]racingcar；flowfield；numeri

5、calsimulation；shapeoptimization0引言赛车的空气动力学设计一直引人注目。一辆优良的赛车，必须同时满足两个条件：产生适当的负升力和尽可能低的阻力。适当的负升力不仅可以增强轮胎的抓地力，以利于将发动机的动力发挥到极致．同时也是高速行驶时赛车操纵稳定性的重要保证。尽可能低的阻力，可以减小空气对赛车的阻碍，直接提高赛车的动力性能。本文在有限元分析软件FLUENT中．基于RNG后吨湍流模型对该赛车优化前后的外流场进行仿真，分析了赛车优化前后不同截面上的流场分布及车身压力分布情况。1数学模型1．1基本控制方程

6、流体流动的守恒定律主要有以下3条：质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律【l】。质量守恒定律指单位时间内某小单元质量的增量．等于该间隔内进入该单元的净质量。动量守恒方程指流体某小单元的动量对时间的变化率．与外界作用于该单元上的外力总和相等。能量守恒定律收稿日期：2014—06—04修回日期：2014—06—12指流体的某单元能量的增加，等同于进入单元的热流量与体力和面力对单元所做功的总和。为了便于对控制方程进行分析，各控制方程可表示成为以下形式【24】：粤磐+div(puth)=div(Fgradtk)+S(1)其展开形式为

7、曼(碰)+曼鱼娅)+宣娅尘h曼(趔)OtOxOyOz=÷(厂誓)+专(，誓)+軎(，誓)朽(2)式中，卜通用变量，可以用来代表u、秽、W和r等求解变量；厂_广义扩散系数；s_广义源项。式(1)中的4项依次代表对流项、瞬态项、源项、扩散项。西、F和S对于特定的方程具有特定的形式，表l给出3个符号和各方程的对应关系。衰1通用方程各符号的具体形式Tab．1Thespecificformofgeneralequation’Ssymbols第52卷第11期张庆军等：基于外流场数值仿真的某赛车优化设计191．2RNG后叩湍流模型模型是标准

8、模型的一种改进方案。RNG七叶模型通过对湍流粘度进行修正。考虑了平均流动中的旋转和旋流流动情况，RNG

9、

10、}噌模型的产生项与流动状态有关。因此。RNG七叶模型可以更好地处理高应变率及其流线弯曲程度比较大的流体流动[51，有效模拟汽车尾部和底部复杂漩涡流动结构，计算湍流精度较高