轎車尾流fluent仿真分析與設(shè)計

轎車尾流fluent仿真分析與設(shè)計1.1空氣動力學(xué)在汽車中的應(yīng)用空氣動力學(xué)特性是汽車的重要特性之一，它直接影響汽車的動力性、燃油經(jīng)濟性、操縱穩(wěn)定性、舒適性與安全性。其中，空氣動力學(xué)中的空氣阻力（風(fēng)阻）是影響油耗的首要因素，降低風(fēng)阻系數(shù)則是提高汽車燃油經(jīng)濟性的重要途徑之一。汽車空氣動力學(xué)性能對汽車的安全性、經(jīng)濟性和舒適性具有重要影響。汽車空氣動力學(xué)的首要研究任務(wù)是通過試驗或者數(shù)值模擬研究獲得汽車行駛時汽車本身所受到的氣動力的變化，改善汽車的行駛性能，評價汽車的節(jié)能水平。1.2階背式轎車與直背式轎車簡述階背式轎車國際上簡稱L型車，也稱為三廂式轎車，具有后備箱。它通常是中高檔轎車的款式，涵蓋的車型最多，從夏利三廂、富康988、捷達、奧迪一直到凱迪拉克、勞斯萊斯。在一般人的眼中，這車型是引擎置在車頭，中間省幾個座位，四扇車門，車尾有個分隔的行李廂，即三廂式設(shè)計。缺點是扁闊的尾廂放不下較大件的行李，而且乘客在行車時，也照顧不到放在后備廂的東西。在駕駛方面，由于車身重心是在前方偏中位置，所以有中性轉(zhuǎn)向的特性。隨著生活水平的日益提高，外出旅行成了人們休閑的新時尚，直背式旅行轎車（簡稱直背式轎車）在人們旅行時起著非常重要的作用，既能載人又能載物.但缺點是后行李倉空間不足以簡化的直背式轎車模型為研究對象。1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀當前國內(nèi)外對汽車外流場的研究已經(jīng)比較深入，已經(jīng)有大量的相關(guān)文獻發(fā)表，北航的康寧、李光輝教授借助商用計算流體力學(xué)軟件STAR-CD,利用移動邊界條件進行三維數(shù)值模擬，計算加裝行李架前后的轎車在不同車速下的車身氣動阻力系數(shù)和升力系數(shù)并通過與試驗結(jié)果的對比，驗證數(shù)值計算結(jié)果的正確性。計算結(jié)果表明，不同剖面形狀的行李架對直背式轎車外流場有不同程度的影響.研究結(jié)果為合理選擇行李架的剖面形狀，改善轎車的氣動特性提供了依據(jù)。西華大學(xué)楊海波應(yīng)用國內(nèi)外廣泛采用的合成風(fēng)的方法模擬側(cè)風(fēng)作用下的汽車外流場。根據(jù)模擬結(jié)果對車身周圍流場進行了分析,并根據(jù)車身外流場不同位置截面上的速度和壓力等物理量的分布與變化情況，定性的分析了轎車受到側(cè)風(fēng)作用時側(cè)向力和升力發(fā)生相應(yīng)變化的原因，并重點結(jié)合GB7258標準，從氣動升力入手，對模型車高速行駛時的行駛安全性進行了定量分析。得出結(jié)論，汽車高速行駛時高速風(fēng)流直接影響汽車的升力和側(cè)向力其中氣動升力直接影響高速汽車的轉(zhuǎn)向性，從而影響到高速汽車的操縱穩(wěn)定性等主動安全性能。文獻2通過ANSYSICEM-CFD的網(wǎng)格生成模塊對所建的汽車模型進行六面體非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的劃分導(dǎo)入計算流體力學(xué)軟件STAR-CD對汽車模型的外圍流場進行了數(shù)值模擬，得到了與實際情況非常相符的計算結(jié)果。最后得出肯定的結(jié)論，汽車空氣動力特性的數(shù)值模擬可以輔助汽車設(shè)計師，在設(shè)計初步完成之后，對其進行流場的數(shù)值模擬，對設(shè)計提出改進意見,爭取達到美學(xué)與空氣動力性完美結(jié)合的程度。文獻3闡述了汽車空氣動力學(xué)特性研究的背景和意義，以及進行空氣動力學(xué)模擬研究的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀,研究了汽車外流場數(shù)值模擬的理論基礎(chǔ);文獻4通過闡述研究汽車空氣動力學(xué)和利用數(shù)值模擬方法研究汽車外流場的意義，介紹了目前在流場計算中被廣泛使用的ANSYS軟件的CFD功能，結(jié)合大客車的實例，對如何利用ANSYS軟件的CFD功能建模、網(wǎng)格劃分和加載邊界條件等進行了詳盡、深入淺出的講解，并對結(jié)果進行了分析。最后，展望了這一領(lǐng)域的發(fā)展前景文獻5闡述了數(shù)值仿真在汽車空氣動力學(xué)領(lǐng)域的研究特點及難點，介紹了汽車空氣動力學(xué)數(shù)值仿真方法的研究現(xiàn)狀，展望了這一研究領(lǐng)域的發(fā)展前景；文獻6建立了三種不同尾部造型模型，應(yīng)用FLUENT軟件對不同尾部造型的尾部流場進行了數(shù)值模擬，得到了相應(yīng)的阻力系數(shù)和尾部流場特性。通過對不同模型的流速和流線分布、湍流動能及不同橫向截面渦系的比較分析，討論了不同尾部造型對尾部流場的影響，得出了較理想的尾部造型形式。文獻8用CFD方法對直背式轎車加速過程中非定常外流場進行了數(shù)值模擬;文獻9用計算流體力學(xué)方法對直背式轎車起動過程中的非定常外流場進行了數(shù)值模擬；文獻11文中簡要介紹了汽車的空氣動力學(xué)特性以及FLUENT軟件的主要特點，并對汽車外流場數(shù)值分析中的有關(guān)理論基礎(chǔ)進行了探討，著重討論了FLUENT軟件在汽車空氣動力學(xué)研究中的應(yīng)用，并給出了應(yīng)用實例。1.4本文研究內(nèi)容本課題主要是研究階背式與直背式轎車尾流結(jié)構(gòu)，通過了解空氣動力學(xué)的有關(guān)內(nèi)容，進行實驗研究、理論分析、數(shù)值計算，熟悉汽車外流場的數(shù)值模擬技術(shù)，學(xué)習(xí)fluent和gambit軟件的相關(guān)知識和使用方法，進行數(shù)值模擬計算并分析計算結(jié)果。1.5參考文獻楊海波，基于空氣動力學(xué)的汽車行駛安全性研究［。］四川：西華大學(xué)碩士學(xué)位論文，2009蘇文慧，汽車車身設(shè)計及其外圍流場的數(shù)值模擬［D］大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文2005任斌，后擾流板對汽車空氣動力學(xué)特性影響的模擬研究［。南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文2009唐振明，車輛外圍流場的數(shù)值模擬計算［J］廣西交通科技2003年02期張揚軍，呂振華等，汽車空氣動力學(xué)數(shù)值仿真研究進展［J］汽車工程2001年02期張啟橋，趙又群，軟米慶，汽車尾部外流場數(shù)值［J］農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程2009年10期Hucho.W.AerodynamicofRoadVehicles.AnnualReviewofFluidMechanics,1993,25宗葉玲康寧直背式轎車加速行駛氣動阻力的計算［J］航空動力學(xué)報2008年07期藍天康寧鄭昊直背式轎車起動過程中氣動現(xiàn)象的研究山航空動力學(xué)報2007年11期傅立敏劉錫國典型汽車尾流結(jié)構(gòu)的研究［」］汽車工程1996年06期

11.馮宜彬，過學(xué)迅，F(xiàn)LUENT在汽車空氣動力學(xué)研究中的應(yīng)用［J］北京汽車2008年02期12.張英朝汽車空氣動力學(xué)數(shù)值模擬技術(shù)北京：北京大學(xué)出版社.2011年6月13.谷正氣汽車空氣動力學(xué)北京：人民交通出版社.2005年7月設(shè)計參數(shù)如下：建立模型劃分網(wǎng)格如上圖定義邊界類型如上導(dǎo)入fluent分析1、粘度模型為?松曲網(wǎng)昨1?啊口］模型2、定義操作條件如下:Operating：ConditionsPressureOperatingPressure(pascal]131325Gravity#GravityGravitationalAcceleratiunReferencePressureLocationReferencePressureLocationVariable-DensityParametersSpeciiiedOperatingDensityOK[Cancel^Help|3、設(shè)定速度入口條件:4、出口條件為outflow，保持默認5、初始化6、開始迭代為提高壓力計算精度迭代80步左右后采用壓力二階迎風(fēng)7、查看流量報告如下:流量守恒，認為迭代可以終止殘差如下:8\車身靜壓力分布云圖:Flmsnl5He+028■4.5^6*01-L瞞白*芯4-蜘02,i.02e*O2Flmsnl5He+028■4.5^6*01-L瞞白*芯4-蜘02,i.02e*O23宛偵NUM?2.1te*O51此鏟般1商+典23Te+02iOle*O2日田B+其4.92e+02-555&+02忑2O&+D2-B846+02-?理土花海Y21.2012fluentb2[3cl甜罪屯柘im成群司aFLOEHT[OJFluent班<J5?e+D2M補02awetce27^*02Slte+IW1.4?e=*M167etO1MEMdOfc+412-173e*~Q2-3.0U+^H2&5&T泌心-&S&e+02耳?7姣皿^1?t*Q2Conteiuirs口偉歸加Fkssu嘴fp就Mml)岫"EConteiuirs口偉歸加Fkssu嘴fp就Mml)