汽車外流場分析-前期報告(編輯修改稿)
2025-09-01 09:32 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 TRAN、STAR CD 以及FLUENT 等，這些軟件都可以對汽車外流場進行比較精確的模擬，已應(yīng)用于批量生產(chǎn)規(guī)模的汽車空氣動力學(xué)解析系統(tǒng)。目前國外對汽車外流場的湍流解析模型主要是以 k? 模型、應(yīng)力方程模型為代表的時間平均模型和空間平均的大渦流模擬法（LES)，計算所使用的網(wǎng)格數(shù)量已經(jīng)達到（2~3）106，計算結(jié)果接近真實結(jié)果，誤差控制在5%以內(nèi)【12】。國外在計算流體力學(xué)的結(jié)果分析中大量采用了可視化技術(shù)。這些可視化技術(shù)可以在以上所提到的軟件中看到。由于計算所得的數(shù)據(jù)非常龐大、復(fù)雜，應(yīng)用可視化技術(shù)可以憑借計算機把數(shù)字信息轉(zhuǎn)化為易于研究人員分析和理解的圖形或動畫，加快對模擬對象的認識，提高工作效率。德國大眾汽車公司、德國戴姆勒一奔馳公司、意大利菲亞特Richerche技術(shù)中心、瑞典沃爾沃汽車公司、日本三菱公司等應(yīng)用自編程序或商業(yè)化軟件(如FLUENT、STAR一CD等)對汽車外流場卓有成效地進行了數(shù)值模擬分析,總結(jié)了很多計算模擬經(jīng)驗,逐步認識到數(shù)值仿真在汽車車身設(shè)計流程中的重要性【13】?，F(xiàn)在，國外空氣動力學(xué)軟件正朝著全自動劃分網(wǎng)格、高速高精度計算的方面發(fā)展。國內(nèi)自行設(shè)計汽車的能力比較低,長期處于模仿和直接引進國外技術(shù)的狀態(tài),對汽車空氣動力學(xué)的研究投入非常少,早期主要是采用縮尺模型進行風洞試驗研究。國內(nèi)對于汽車空氣動力學(xué)數(shù)值模擬的研究則是從上世紀90年代開始的,許多研究院借鑒以前在航空、造船方面的經(jīng)驗,比較成功地對汽車外流場進行了二維、三維的數(shù)值模擬。由于受諸多因素限制,數(shù)值模擬主要采用RANS方法,計算對象也多限于車體基本形狀,車身模型相對簡單,車輪、保險杠、后視鏡等都忽略了,劃分的網(wǎng)格數(shù)目比較少,計算的結(jié)果和精度都只相當于國外20世紀80年代初期水平。中國空氣動力學(xué)研究與發(fā)展中心和東風汽車工程研究院合作,共同開發(fā)了轎車空氣動力學(xué)計算軟件WS3D及前后處理軟件CFD PrePost,通過求解RANS方程對小轎車外流場進行了數(shù)值計算與分析,其湍流模型采用了標準 k? 模型、修正的兩種模型及亞格子模型的大渦模擬三種模型,對流項采用三階迎風格式。將該軟件的計算結(jié)果與FLOW 3D軟件的計算結(jié)果相比較,前者優(yōu)于后者【14】。湖南大學(xué)姜樂華、谷正氣等提出一種非均勻參數(shù)空間上生成表面網(wǎng)格的方法,并開發(fā)了復(fù)雜幾何外形車身表面網(wǎng)格生成軟件SGRID(Surface GRID),它可以生成正交且光滑的表面網(wǎng)格,可根據(jù)計算需要調(diào)整網(wǎng)格的疏密分布【15】。長春汽車研究所和中國空氣動力研究與發(fā)展中心采用有限體積法求解三維定常不可壓N一S方程,對某國產(chǎn)新型轎車進行了三維仿真計算,得出了三維速度場、壓力場和氣動力六分量,與實車風洞試驗結(jié)果吻合較好【16】。大連理工大學(xué)利用ANSYS/FLOTRAN模塊對客車外圍三維流場進行了初步的模擬計算,計算結(jié)果與實驗結(jié)果吻合較好。同時還比較了不同
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