轎跑車外流場(chǎng)數(shù)值模擬與分析.pdf

1、隨著汽車技術(shù)的發(fā)展以及道路交通的完善，汽車實(shí)用車速大大提高，汽車空氣動(dòng)力學(xué)成為汽車行業(yè)的重點(diǎn)研究方向之一。汽車空氣動(dòng)力學(xué)研究的傳統(tǒng)方法是風(fēng)洞試驗(yàn)，此方法對(duì)試驗(yàn)設(shè)施要求較高，并且研究周期較長(zhǎng)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算流體力學(xué)(CFD)在汽車空氣動(dòng)力學(xué)研究方面的應(yīng)用也越來越重要，CFD方法具有周期短、成本低、不需實(shí)車模型等特點(diǎn)，用此方法分析指導(dǎo)設(shè)計(jì)，無論在汽車開發(fā)還是改進(jìn)方面，都起到提高產(chǎn)品質(zhì)量、增強(qiáng)自主開發(fā)能力的作用。轎跑車的特點(diǎn)是以轎

2、車為基礎(chǔ)，在其中加入跑車元素，既具有轎車載人、實(shí)用的功能，又具有運(yùn)動(dòng)化造型。在這里，本文采用CFD方法對(duì)某轎跑車進(jìn)行三維外流場(chǎng)的數(shù)值建模，結(jié)合空氣動(dòng)力學(xué)理論對(duì)其空氣動(dòng)力學(xué)造型和性能進(jìn)行分析和優(yōu)化。
　　 本課題來源于某轎跑車逆向設(shè)計(jì)項(xiàng)目。該項(xiàng)目運(yùn)用CATIA繪制出實(shí)車的1:1三維模型。在建立仿真模型過程中，考慮到仿真時(shí)間與計(jì)算機(jī)硬件問題，對(duì)實(shí)車部分細(xì)節(jié)做出相應(yīng)的簡(jiǎn)化。然后利用ICEM軟件建立有限元模型。本文采用四面體十三棱柱網(wǎng)格

3、混合方案劃分網(wǎng)格，并采用密度體包圍整個(gè)轎跑車，以對(duì)其周圍計(jì)算區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格加密處理，并對(duì)轎跑車表面面網(wǎng)格做局部細(xì)化。選用Realizablek-ε湍流模型，并在其近壁面采用標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)以提高車身表面流動(dòng)的模擬精度。并結(jié)合一階迎風(fēng)與二階迎風(fēng)兩種離散格式各自的特點(diǎn)，在計(jì)算過程中，先采用一階迎風(fēng)，迭代一定次數(shù)后采用二階迎風(fēng)格式，以提高計(jì)算的精度及收斂性，縮短計(jì)算時(shí)間。最后利用FLUENT進(jìn)行模型分析，得出車身表面壓力分布圖和速度矢量圖，通過分析

4、整車表面速度和壓力特性，了解氣流運(yùn)動(dòng)規(guī)律和情形。并通過仿真所得結(jié)果計(jì)算出該轎跑車的氣動(dòng)阻力系數(shù)與升力系數(shù)。再結(jié)合汽車空氣動(dòng)力學(xué)理論分析與該轎跑車實(shí)際造型進(jìn)行局部?jī)?yōu)化，對(duì)優(yōu)化前后結(jié)果進(jìn)行比較和分析，達(dá)到減小氣動(dòng)阻力和氣動(dòng)升力、提高汽車經(jīng)濟(jì)型及操縱穩(wěn)定性的目的，為此轎跑車的造型改進(jìn)提供參考。
　　 根據(jù)本文仿真結(jié)果并結(jié)合轎跑車造型可以看出，對(duì)于轎跑車，由于流線型造型特點(diǎn)，其氣動(dòng)阻力系數(shù)相對(duì)較小，但是氣動(dòng)升力系數(shù)不穩(wěn)定。而對(duì)于轎跑車這