典型角度对汽车气动阻力特性影响的仿真分析.pdf

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1、第30卷第10期计算机仿真2013年10月文章编号：1006—9348(2013)10—0184—05典型角度对汽车气动阻力特性影响的仿真分析王佳，杨志刚，朱晖(同济大学上海地面交通工具风洞中心，上海201804)摘要：研究汽车外形的前风窗倾角、发动机罩倾角、后风窗倾角以及尾部上翘角等典型角度对气动阻力特性影响的问题。为减小汽车阻力，采用阶背式MIRA汽车模型，为了能够快速求解分析，用CFD仿真软件建立模型进行仿真，得到了不同的前风窗倾角、发动机罩倾角、后风窗倾角以及尾部上翘角各自变化对阻力系数的影响，并设计正交试

2、验来探讨四个角度同时变化带来的汽车气动阻力的综合影响，由此分析各个角度对气动阻力的影响程度。仿真结果表明：随着典型角度的变化，汽车的气动阻力均有明显的减小或增大的趋势，发动机罩倾角对气动阻力的影响最大，尾部上翘角影响次之，随后是后风窗倾角，影响最小的是前风窗倾角。关键词：典型角度；计算流体力学；仿真分析；正交试验；气动阻力中图分类号：TIB91．9文献标识码：BSimulationAnalysisofEffectofTypicalAngelsonAutomotiveAerodynamicDragWANGJia，YA

3、NGZhi—gang，ZHUHui(ShanghaiAutomotiveWindTunnelCenter，TongjiUniversity，Shanghai201804，China)ABSTRACT：Effectoftypicalangelssuchasinclinationoffront—windshield，hood，back—windshieldanddiffuserangleonautomotiveaerodynamicdragwasstudiedbycomputationalfluiddynamicsfo

4、rthechangedMIRAmodel．Thevariationtendenciesofaerodynamicdragcoefficientwitheachofthefourtypicalanglesweresummarizedsepa-rately．Inaddition，anorthogonalexperimentWasdesignedtodiscussthecomprehensiveeffectondragcoefficientcausedbythefourangleswhichwerechangedatth

5、esanletime．Then，thedegreeofeffectofeachangleondragCO-efficientWasanalyzed．Theresultsshowthataerodynamicdragisobviouslydecreasedorincreasedwiththechangesoftypicalangels．Hoodinclinationhasthegreatestimpactonaerodynamicdragfollowedbydiffuserangleandback—windshiel

6、dinclinationwhilefront—windshieldinclinationhastheleastimpactonit．KEYWORDS：Typicalangles；ComputationalFluidDynamics(CFD)；SimulationAnalysis；Orthogonalexperiment；Aerodynamicd1嘴1引言汽车的气动阻力对汽车的燃油经济性、操纵稳定性等性能有很大的影响，因此如何设计良好的汽车外形从而减小气动阻力是汽车整车开发过程中非常重要的环节之一。尤其是对于电动汽车

7、，由于其与传统汽车结构存在较大的区别，完全可以对车身外形进行改变，达到使汽车的气动阻力降到很小。对于传统汽车，前风窗倾角、发动机罩倾角、后风窗倾角基金项目：面向中美清洁能源合作的电动汽车前沿技术研究(2010DFA72760—405)收稿日期：2012—12一11修回日期：2013-01一02----——184----——以及尾部上翘角是汽车车身外形的典型角度，其对汽车气动阻力特性都有很大的影响⋯。傅立敏等人曾开展过这方面的个别角度的风洞试验研究旧J，叶辉等人曾对尾部上翘角对汽车的气动特性影响开展过数值仿真的研究¨

8、o，但是现有的研究采集的数据点都不够多，而且都没有考虑四个角度同时改变给气动阻力带来的综合影响，因此亦没能得出各个角度对气动阻力影响程度大小的结论。本文利用计算流体动力学(CFD)软件，在保证足够多的数据点的情况下，分别针对上述四个典型角度对汽车气动特性的影响，在CFD中进行仿真，并通过设计正交试验的方法探讨四个典型角度同时改变带来的汽车气动阻力的综合影响，