轎跑車外流場數(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，汽車實用車速大大提高，汽車空氣動力學成為汽車行業(yè)的重點研究方向之一。汽車空氣動力學研究的傳統(tǒng)方法是風洞試驗，此方法對試驗設(shè)施要求較高，并且研究周期較長。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，計算流體力學(CFD)在汽車空氣動力學研究方面的應用也越來越重要，CFD方法具有周期短、成本低、不需實車模型等特點，用此方法分析指導設(shè)計，無論在汽車開發(fā)還是改進方面，都起到提高產(chǎn)品質(zhì)量、增強自主開發(fā)能力的作用。轎跑車的特點是以轎

2、車為基礎(chǔ)，在其中加入跑車元素，既具有轎車載人、實用的功能，又具有運動化造型。在這里，本文采用CFD方法對某轎跑車進行三維外流場的數(shù)值建模，結(jié)合空氣動力學理論對其空氣動力學造型和性能進行分析和優(yōu)化。
　　 本課題來源于某轎跑車逆向設(shè)計項目。該項目運用CATIA繪制出實車的1:1三維模型。在建立仿真模型過程中，考慮到仿真時間與計算機硬件問題，對實車部分細節(jié)做出相應的簡化。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轎跑車，以對其周圍計算區(qū)域進行網(wǎng)格加密處理，并對轎跑車表面面網(wǎng)格做局部細化。選用Realizablek-ε湍流模型，并在其近壁面采用標準壁面函數(shù)以提高車身表面流動的模擬精度。并結(jié)合一階迎風與二階迎風兩種離散格式各自的特點，在計算過程中，先采用一階迎風，迭代一定次數(shù)后采用二階迎風格式，以提高計算的精度及收斂性，縮短計算時間。最后利用FLUENT進行模型分析，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，了解氣流運動規(guī)律和情形。并通過仿真所得結(jié)果計算出該轎跑車的氣動阻力系數(shù)與升力系數(shù)。再結(jié)合汽車空氣動力學理論分析與該轎跑車實際造型進行局部優(yōu)化，對優(yōu)化前后結(jié)果進行比較和分析，達到減小氣動阻力和氣動升力、提高汽車經(jīng)濟型及操縱穩(wěn)定性的目的，為此轎跑車的造型改進提供參考。
　　 根據(jù)本文仿真結(jié)果并結(jié)合轎跑車造型可以看出，對于轎跑車，由于流線型造型特點，其氣動阻力系數(shù)相對較小，但是氣動升力系數(shù)不穩(wěn)定。而對于轎跑車這