某车型车身外流场的数值仿真研究.pdf

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1、10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.13.050某车型车身外流场的数值仿真研究杨松，李亚敏（新乡学院机电工程学院，河北新乡453003）摘要：建立某车型车身外流场仿真三维几何模型，将SIMPLE算法与Realizablek-ε湍流模型相结合，完成了车身外流场数值计算，并对车身及典型截面的速度场、压力场及气动噪声升功率场分布进行了详细分析。数值仿真结果对汽车外形的优化设计具有重要工程指导意义。关键词：汽车空气动力学；车身外流场；数值模拟中图分类号：TH432.1文献标识码：A文章编号：1671-7988(2017)13-144

2、-03NumericalSimulationofOuterFlowFieldforCarBodyYangSong,LiYamin(MechanicalandEngineeringCollege,XinxiangUniversity,HebeiXinxiang453003)Abstract:Thefullflowfieldmodelofthecarbodyhasbeenbuilt,andtheSIMPLEalgorithm,inconjunctionwiththeRealizablek-εturbulentmodel,hasbeenusedtosolv

3、ethethree-dimensionalequations.Basedonthecalculationoftheouterflowforthecarbody,thevelocityfield,pressurefieldandtheacousticpowerfieldhavebeenfartheranalyzed.Thenumericalsimulationresultscanprovidebasisforoptimizingthecarbodydesign,andhaveimportantvalueofengineeringapplications

4、intheincreaseoftheoverallperformanceinoperation.Keywords:Vehicleaerodynamics;outerflowofcarbody;numericalsimulationCLCNO.:TH432.1DocumentCode:AArticleID:1671-7988(2017)13-144-03了详细分析，对指导车身优化设计，提升汽车整体气动性能引言具有重要工程指导意义。汽车车身外形的空气动力学特性一直是汽车的重要性能1仿真模型指标之一，在车型开发初期备受关注，对汽车整体的运行稳定性、经济性等

5、产生重大影响。已有研究成果表明，随着车图1所示为某车型车身的三维几何模型，几何建模过程速的不断提高，汽车的行进阻力越来越高，当车速超过中对门把手、刮雨器、车灯、后视镜等进行了忽略，对车辆[1][2]100kph时，气动阻力占汽车总阻力的80%左右。目前对车底盘进行了平顺化处理。型气动性能的研究主要有风洞试验及数值计算方法，前者存在周期长、成本高等缺点。随着计算流体动力学（CFD）的发展，数值仿真的应用越来越普及，并且具有流场可视化等突出优点。本文基于某车型对其车身外流场特性进行数值仿真研究，对其速度场、压力场及车身表面声功率分布等进行作者简介：杨松（

6、1986-），男，硕士研究生，就职于新乡学院机电图1车身几何模型工程学院，研究方向：电动汽车。图2所示为车身流体计算域的网格模型。网格在划分过145汽车实用技术2017年第13期程中对车身曲面区域进行了加密处理，对外流场区域的网格图4所示为车身截面的速度场分布，可以看出，车身挡适当放大，使网格数量及疏密得到良好的控制。采用四面体风玻璃区域存在明显的高速区，而在车身尾部由于气流分离网格离散整车计算域，最终四面体网格数量约500万。形成明显的低速区。在汽车行驶的过程中，气流首先冲击车身头部及挡风玻璃，气流受到阻挡后的速度逐渐变小，在车顶位置发生气流分离，

7、在车身尾部形成低速区。图2车身网格模型2数值模型及算法图4车身截面速度场3.2压力场将汽车外流场的空气流动看成是常物性、不可压缩的等[3]图5所示为车身表面的压力场分布，可以看出，车头区温流动，其对应的连续方程为：域由于与来流直接冲击，致使车头表面存在明显的高压区，沿着气流的流动轨迹，挡风玻璃区域的压力有所降低，到车式中，u、v和w表示速度在x、y、z三个方向的分量。顶及车后区域的压力进一步降低。另一方面，在车辆的两侧动量方程为：边缘及尾部存在区域面积较小的低压区，说明这些区域与周期区域的流线过渡存在不足，需要进一步优化。式中，p表示微元体上所受压力

8、，Su、Sv、Sw表示NS方程的广义源项。湍流模型采用Realizablek-ε湍流模型，其控制方程的运图5