fluent汽車模型cfd模擬

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上基于FLUENT的汽車模型CFD模擬本次作業(yè)是利用CFD對流經(jīng)結(jié)構(gòu)外表面流動進行研究，模擬汽車運動中流經(jīng)汽車表面的氣體動力學現(xiàn)象。目的：(1) 創(chuàng)建對單一小車模型的CFD模擬；(2) 進行兩車模型CFD模擬并研究車間距對模擬的影響；(3) 了解湍流流動模型以及對y+；(4) 創(chuàng)建對單一小車加尾翼模型CFD模擬。操作過程一、 單車模型（1）創(chuàng)建獨立性網(wǎng)格小車形狀以及計算域如圖1，小車長度為1。為了不影響計算，計算域設(shè)定的很大，長27，寬為5。圖1 小車形狀及計算域由于小車以100km/h的速度運動，相當于小車不動，地面以27.778m/s的速度向x方向運動，此時空氣流動

2、為湍流，因此在小車的邊界上要設(shè)置邊界層網(wǎng)格。設(shè)置第一層為0.0029，成長因子為1.09，層數(shù)為6，如圖2。圖2 邊界層網(wǎng)格因為主要研究小車附近的空氣流動特性，從小車到計算域邊界應(yīng)用sizing function。小車地面到地面的sizing function參數(shù)設(shè)為start size：0.035，growth rate：1.15，max size：0.1；小車其他邊到計算域邊界參數(shù)設(shè)為start size：0.035，growth rate：1.2，max size：20，如圖3。圖3 sizing function設(shè)定創(chuàng)建面網(wǎng)格，非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，選擇三角形網(wǎng)格，為了創(chuàng)建獨立性網(wǎng)格，將網(wǎng)格密度

3、逐次加倍得到種網(wǎng)格如圖4。圖4 網(wǎng)格對網(wǎng)格進行檢查，發(fā)現(xiàn)密度最大的第四種網(wǎng)格的aspect ratio大于6的有13個，edge ratio大于6的有8個如圖5，其他網(wǎng)格質(zhì)量較好。圖5 網(wǎng)格檢查定義邊界：Sky: Symmetry Inlet: Velocity inlet Outlet: Pressure outletGround: Wall Car_front: Wall Car_top: WallCar_back: Wall Car_bottom: Wall（2）應(yīng)用fluent對小車網(wǎng)格進行計算分別對四種不同密度的網(wǎng)格進行計算。讀入網(wǎng)格，檢查完畢后需要對網(wǎng)格進行光滑處理，如圖6。圖6

4、smooth/swap因為空氣速度比較大，是湍流流動，所以要選用湍流模型，這里選用k-e模型，各參數(shù)選用默認值，如圖7。圖7 湍流模型設(shè)定邊界條件，inlet為速度入口，速度為27.778，outlet為壓力出口，ground為移動壁面相對速度為27.778，其他參數(shù)如圖8。圖8 定義邊界條件從入口初始化，并計算，監(jiān)視殘差與阻力系數(shù)，如圖9。圖9 殘差與阻力系數(shù)Continuity都是隨著迭代次數(shù)增加一直減小，其他殘差隨迭代次數(shù)增加先增大后減小。阻力系數(shù)是從計算開始立刻減小，然后增加，再迭代10次左右以后保持不變。對近壁面Y+值作圖。四種網(wǎng)格小車邊界層的y+值如圖。圖10 y+值四種網(wǎng)格小車近

5、壁面處的y+值大部分都在75-175之間，符合要求。（3）分析結(jié)果分別計算四種網(wǎng)格小車的阻力系數(shù)和升力系數(shù)如圖。圖11 阻力系數(shù)圖12 升力系數(shù)第一種到第四種網(wǎng)格阻力系數(shù)分別為0.4898、0.4666、0.45396和0.45382，升力系數(shù)分別為-0.143、-0.211、-0.236、-0.193。阻力為負值說明小車受到下壓力。后兩個阻力系數(shù)已經(jīng)很接近，而且第四種網(wǎng)格中已經(jīng)存在質(zhì)量不好的網(wǎng)格所以認為第三種網(wǎng)格為獨立性網(wǎng)格。車前端面所受到的阻力最大，占阻力的絕大部分，頂部的阻力幾乎為零，并且是負值，說明頂部受力方向為車的行進方向。選擇第三中網(wǎng)格，其壓力、速度、湍流動能以及速度矢量圖如下，同

6、時頂部也提供了小車的絕大部分下壓力。圖13 壓力圖圖14 速度圖圖15 湍流動能圖16 速度矢量圖17 速度矢量（部分）壓力圖中，空氣壓縮在車頭處，壓力明顯高于其他區(qū)域，車前部與頂部交匯處存在明顯的壓力梯度，在車頂部最高處壓力最低，壓力能轉(zhuǎn)化為動能，車底部壓力也較低，車后部壓力較均勻，同時在車后部形成了一個高壓區(qū)。速度圖中，車頭區(qū)域速度較低，車頂部和底部的空氣流動速度很高。緊挨車后部空氣流動速度很低，車后部在很大范圍內(nèi)速度比較小。車頭與頂部的交匯處湍流動能最大，車頂部的前端較小。同時可以看到車后部產(chǎn)生了漩渦，車頭處氣流分別流向頂部和底部所以有一個低速區(qū)。二、 雙車模型兩小車的間距分別為0.5、

7、1、2個車間距，模型如圖。圖18 雙車模型應(yīng)用FLUENT分別計算。Y+值如圖。圖19 0.5倍車距前車、后車Y+值圖20 1倍車間距前車、后車Y+值圖21 2倍車間距前車、后車Y+值3種不同車距模型，前車的y+值大部分都在75-175之間，后車的y+值大部分都在80-180之間，符合50-300的要求。三種間距模型的阻力系數(shù)和升力系數(shù)分別如圖。圖22 0.5倍車間距前車、后車阻力系數(shù)和省力系數(shù)圖23 1倍車間距前車、后車阻力系數(shù)和升力系數(shù)圖24 2倍車間距前車、后車阻力系數(shù)和省力系數(shù)0.5倍、1倍、2倍模型前車阻力系數(shù)分別為0.346、0.398、0.441，后車的阻力系數(shù)為0.279、0.

8、269、0.271。雙車模型前后車的阻力系數(shù)比單車的0.454模型小，而且后車的阻力系數(shù)明顯降低。兩車間距越小，前車的阻力系數(shù)越小，后車阻力系數(shù)變化不大。在研究范圍內(nèi)兩車相距越遠前車受到的影響越小，但是前車對后車的影響區(qū)域很大，后車的阻力系數(shù)變化不大可以說明這一點。0.5倍、1倍、2倍模型前車升力系數(shù)分別為-0.011、-0.237、-0.373，后車升力系數(shù)分別為-0.388、-0.285，-0.297，而單車模型的省力系數(shù)為-0.236。雙車模型前后車的升力系數(shù)比單車的-0.236模型大，說明后車有更大的下壓力。兩車間距越小，前車的阻力系數(shù)越小，0.5倍車距的前車模型升力系數(shù)很小，1倍車距

9、升力系數(shù)與單車模型大致相等。前車的阻力系數(shù)隨車間距減小先減小在增加，但1倍間距與2被間距后車升力系數(shù)變化不大。圖25 2車壓力圖圖26 2車速度圖從圖中可以看出，兩車模型中后車前部的氣體壓力比前車小得多，其他部位壓力大致相等，車距越小兩車之間高壓區(qū)域越小。后車前部的氣體速度也要比前車小，車距越小兩車之間氣體低速區(qū)域越顯著。三、 單車帶尾翼模型在單車模型的基礎(chǔ)上，在車后部增加一尾翼，分析模擬結(jié)果，其網(wǎng)格如圖。圖27 帶尾翼的小車網(wǎng)格在FLUENT中計算，邊界層的y+值如圖。圖28 y+值Y+值大部分在75到175之間，滿足要求。計算阻力系數(shù)與升力系數(shù)。圖29 阻力系數(shù)圖30 升力系數(shù)帶尾翼的小車模型阻力系數(shù)為0.591大于不帶尾翼小車的0.454，升力系數(shù)-0.604遠大于不帶尾翼小車的-0.236。有次可見，尾翼雖然增加了小車的阻力但是卻提供給小車很大的下壓力，對