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第30卷增刊 2007年12月合肥工业大学学报(自然科学版)J OURNAL OF HEF EI UNIV ERSI TY O F TECHNOLO GYVol.30Sup Dec.2007 收稿日期22作者简介许志宝(6),男,山西大同人,安徽江淮汽车股份有限公司工程师汽车外流场CFD 模拟许志宝(安徽江淮汽车股份有限公司技术中心,安徽合肥 230022)摘 要:汽车的空气动力学特性很大程度影响着汽车的经济性、动力性以及稳定性。
该文利用C FD 方法对某款汽车的外流场进行模拟,模型模仿风洞实验,计算出该汽车的风阻系数和升力系数,并对尾部扰流板进行了改进,最终得到了满足设计要求的流场性能。
关键词:汽车空气动力学;CFD ;涡流;风阻系数中图分类号:U46111 文献标识码:A 文章编号:100325060(2007)(Sup )20162203The CFD simula tion of exter ior flow f ield ar oun d a ca rXU Zhi 2bao(Technological Cent er ,A nhui Ji anghuai Auto m o bil e Co.,Lt d ,Hefei 230022,China)Abstract :The ae rodynamics infl uences great ly t he dynamics properties ,t he f uel economy and t he oper 2ati ng performance of car s.This paper di sc usses t he application of t he CFD met hod in our automobile in exterior flowfield ,si mulat es t he model of t he experi ment of wi nd t unnel ,cal culat es t he dra g coeffi 2cient and lif t coefficie nt ,and int roduce s how we modif y t he empennage and get a good resul t.K ey w or ds :aerodyna mics ;C FD ;t urbulence ;drag coefficient0 引 言随着汽车行驶速度的提高,作用在汽车上的气动力也越来越大。
计算流体力学模拟技术及其在汽车气动优化设计上的应用摘要：计算流体力学（Computational Fluid Dynamics, CFD）模拟技术是一种基于数值方法求解流体力学方程的数值模拟方法。
在汽车气动优化设计中，CFD模拟技术可以提供精确的流动场分布和压力分布等参数，为汽车设计师提供有价值的信息。
本文将介绍CFD模拟技术的基本原理和方法，并探讨其在汽车气动优化设计中的具体应用。
1. 引言汽车气动性能对其燃油经济性、稳定性和安全性等方面有着重要的影响。
为了提高汽车的性能，各大汽车制造商都在进行气动优化设计。
而计算流体力学模拟技术作为一种先进的数值模拟方法，为汽车气动优化设计提供了重要的工具。
2. CFD模拟技术的基本原理和方法2.1 流体力学方程CFD模拟技术的基础是对流体力学方程进行数值求解。
流体力学方程包括质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程。
其中，质量守恒方程描述了流体的质量守恒；动量守恒方程描述了流体的动量守恒；能量守恒方程描述了流体的能量守恒。
通过数值求解这些方程，可以得到流体流动的分布和性质。
2.2 网格划分CFD模拟技术使用网格对流体领域进行离散化处理。
网格可以分为结构化网格和非结构化网格。
结构化网格由规则排列的单元格构成，适用于简单和对称的流动问题。
非结构化网格由不规则排列的单元格构成，适用于复杂的流动问题。
网格划分的精度和质量对模拟结果的准确性有着重要影响。
2.3 数值方法CFD模拟技术使用数值方法对流体力学方程进行离散化求解。
常用的数值方法包括有限差分法、有限元法和有限体积法。
这些方法将流体流动区域划分为多个小区域，并在每个小区域上求解流体力学方程。
通过迭代计算，可以得到流体流动的分布和性质。
3. CFD模拟技术在汽车气动优化设计中的应用3.1 空气动力学性能分析CFD模拟技术可以对汽车的空气动力学性能进行精确分析。
通过在CFD软件中建立汽车的几何模型，并设置合适的边界条件和流动参数，可以计算出汽车表面的压力分布、气流速度分布以及升力和阻力等参数。
基于CFD的汽车外流场数值模拟及优化钱娟;王东方;缪小东;苏国营【摘要】以某客车车型为研究对象，利用CATIA和FLUENT软件结合进行三维外流场模拟分析及车型优化。
通过对汽车进行数值模拟计算，并对优化后的模型进行气动特性分析，减小了气动阻力系数并为汽车造型优化提供了基本的参考。
【期刊名称】《制造业自动化》【年(卷),期】2016(038)004【总页数】4页(P74-76,92)【关键词】空气动力学;fluent;数值模拟;造型优化【作者】钱娟;王东方;缪小东;苏国营【作者单位】南京工业大学机械与动力工程学院，南京 211816;南京工业大学机械与动力工程学院，南京 211816;南京工业大学机械与动力工程学院，南京211816;南京工业大学机械与动力工程学院，南京 211816【正文语种】中文【中图分类】U461.10 引言汽车空气动力特性是指在运动过程中与空气的作用力对汽车燃油经济性、操纵稳定性、舒适性等性能有重要影响[1]。
汽车空气动力学的研究通常是对汽车性能、汽车流场与压强、冷却系统等内容进行，可以降低气动阻力系数从而改善稳定性，可以减小空气阻力来提高燃油经济性，可以通过改善内部空气流通散热提高乘坐舒适性[2]。
计算流体力学CFD（Computational fluid dynamics）广泛应用于各种数值计算，其基本思想是用一个离散的变量值的集合来代替原先在时间、空间域上连续的物理量场，并建立起能够代表变量关系的方程组，最后求解方程组得到变量近似解[3]数值。
计算CFD技术在模拟流场时的优势首先体现在利用CFD可以充分模拟流动结构，为之后开发者有效的发现问题和改进方案；其次与试验相比缩短设计周期、节省试验开销。
1 数值模拟的基本控制方程汽车空气流动的特性实质是流体流动、换热的问题，任何流体流动问题都要遵守基本物理守恒定律，本文可以用Navier-Stokes方程来描述，在笛卡尔坐标中x、y、z三分量上的动量方程：式中：P—流体微元体所受压力；Fx、Fy、Fz—微元体中流体受到x、y、z三个方向上的体力。
基于CFD的某汽车外流场数值模拟与分析雷荣华【摘要】运用流体力学STAR-CCM+分析软件，对某自主品牌车型外流场进行了阻力系数的数值模拟，通过试验和模拟数据的对比，得到了比较合理的结果。
并计算出了压力分布图和声功率图，根据模拟结果提出了一些有利于减小汽车阻力系数，提升汽车性能与乘员舒适性的建议，为汽车外形设计方提供了参考。
%A research on numerical simulation of external flow field of a self-owned brand vehicle was conducted by the use of fluid mechanics analysis software STAR-CCM+, and reasonable results were got by the comparison of trial data and simulated data, the pressure distribution chart and acoustic power chart were calculated as well. Some suggestions were put forward in order to reduce the drag coefficient, improve the performance of the car and comfort of the driver. Results can provide some references in shape design.【期刊名称】《机械研究与应用》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】2页(P24-25)【关键词】STAR-CCM+;数值模拟;外形优化【作者】雷荣华【作者单位】重庆交通大学机电与汽车工程学院，重庆 400074【正文语种】中文【中图分类】TH1220 引言近几十年以来，我国汽车工业飞速发展，汽车诸多性能得到了很大的提高，例如行驶稳定性以及乘员舒适性，同时又随着我国高速公路网的完善与道路质量的提升，使得汽车行驶速度有了提升的前提。
摘要随着汽车技术的发展以及道路交通的完善，汽车实用车速大大提高，汽车空气动力学成为汽车行业的重点研究方向之一。
本文采用CFD方法对某轿车进行三维外流场的数值建模。
本课题运用UG绘制出实车的1:1三维模型。
在建立仿真模型过程中,考虑到仿真时间与计算机硬件问题,对实车部分细节做出相应的简化。
然后利用ICEM软件建立有限元模型。
本文采用四面体+三棱柱网格混合方案划分网格,并采用密度体包围整个轿车,以对其周围计算区域进行网格加密处理,并对轿车表面面网格做局部细化。
选用Realizablek- 湍流模型,并在其近壁面采用标准壁面函数以提高车身表面流动的模拟精度。
最后利用FLUENT进行模型分析,得出车身表面压力分布图和速度矢量图,通过分析整车表面速度和压力特性,了解气流运动规律和情形。
并通过仿真所得结果计算出该轿车的气动阻力系数与升力系数。
根据本文仿真结果并结合轿车造型可以看出,对于轿车,由于流线型造型特点,其气阻力系数相对较小,但是气动升力系数不稳定。
而对于轿车这种高速行驶的汽车,出于安全与稳定性考虑,降低其气动升力比减小气动阻力有着更实际的意义。
关键字:计算流体力学数值模拟气动阻力气动升力AbstractAs the development of automobile technology and improved transport facilities, The vehicle`s Practical Velocity has greatly been improved, vehicle aerodynamics has already been one of the key research directions in the automotive industry. this paper builds a three-dimensional flow field numerical simulation model for a coupe with the existing method of CFD.The project builds the three-dimensional model of real car (l:l) with the use of UG. During the modeling process, there are some simplifications for some of the details of real car, thinking about the simulation time and computer hardware problems. Then this essay builds the finite element model with the ICEM software. In this paper, tetrahedral + Prism hybrid mesh program was used, and the whole couple surrounded by density Body to define the grid surface area. Realizable k- turbulence model used, and Standard wall function near the wall to enhance the body surface flow simulation accuracy. Finally, after the analysis of the model with the use of FLUENT,we obtains the body surface pressure distribution and the velocity vector. through the analysis of vehicle’s surface speed and pressure characteristics, we can understand the laws and situations for air movement. It’s shows that the simulation results obtained meets the flow field characteristics and laws. Then the coupe’s aerodynamic resistance coefficient and lift coefficient can be calculated from the result of the aerodynamic simulation.According to the simulation results and the coupe modeling we can seen that, for the coupe, due to its aerodynamic modeling features, the aerodynamic drag coefficient is relatively small, while the aerodynamic lift coefficient instable. For such a high-speed coupe car, out of considerations of security and s tability, it has more and more Practical significance to reduce the aerodynamic lift than aerodynamic drag.Key words: Computational fluid dynamics: Numerical simulation: Aerodynamic Resistance coefficient; Aerodynamic lift coefficient;目录1 绪论 (1)1.1 研究背景与意义 (1)1.2 汽车空气动力学的研究方法 (1)1.2.1 实验研究 (2)1.2.2 理论分析 (2)1.2.3 数值计算 (2)1.3 国内外研究现状 (3)1.3.1 国外空气动力学发展现状 (3)1.3.2 国内空气动力学发展现状 (4)1.4 本文研究内容 (5)1.4.1 研究目标 (5)1.4.2 研究内容 (5)1.4.3 技术关键和难点 (6)2 汽车空气动力学气动特性研究 (7)2.1 空气动力学基本理论 (7)2.1.1 空气的基本物理属性 (7)2.1.2 气流运动的基本方程 (9)2.1.3 粘性流基础 (10)2.2 汽车的气动力与气动力矩 (12)2.3 气动力对汽车性能的影响 (15)2.3.1 气动力对汽车动力性的影响 (15)2.3.2 气动力对燃油经济性的影响 (16)2.3.3 气动力对汽车操纵稳定性的影响 (17)2.4 汽车流场的组成 (17)3 汽车外流场数值模拟理论基础 (19)3.1 汽车外流场的基本假设 (19)3.2 基本控制方程 (19)3.2.1 质量守恒方程(连续性方程) (19)3.2.2 动量守恒方程 (20)3.2.3 能量守恒方程 (20)3.3 数值离散化方法 (21)3.3,1 常用数值离散化方法 (21)3.4 湍流模型 (25)3.4.1 湍流模型的分类 (25)3.4.2 常用湍流模型 (25)4 汽车外流场的数值模拟 (28)4.1 几何模型的建立 (28)4.2 计算区域的确定 (28)4.3 网格的划分 (29)4.4 边界条件的确定 (30)4.5 求解器的选择 (30)4.6 收敛性判断 (30)4.7 汽车数值结果模拟与分析 (31)4.7.1 车身外流场分析 (31)4.7.2气动主力计算及性能分析 (39)总结 (40)致谢 (41)参考文献 (42)附录A英文原文 (43)附录 B汉语翻译 (50)1 绪论1.1 研究背景与意义汽车空气动力学是研究空气流经汽车时的流动规律及其与汽车相互作用的一门科学。
汽车外流场的数值模拟宁燕，辛喆中国农业大学， 北京 （100083）E-mail ：rn063@摘 要：利用CFD 方法，运用FLUENT 软件对斜背式车型的外流场进行了数值模拟，并对结果进行了处理与分析。
研究了车身周围涡系的三维结构和车身表面分离流的情况，表明由于车身前后的压力差和主流的拖拽作用等，在汽车尾部形成了极其复杂的涡系。
关键词：汽车空气动力学；CFD ；车身外流场；FLUENT1. 引 言汽车空气动力学的研究主要有两种方法[1]：一种是进行风洞实验，另一种是利用计算流体动力学（CFD ）技术进行数值模拟。
传统的汽车空气动力学研究是在风洞中进行实验，存在着费用昂贵、开发周期长等问题。
另外，在风洞实验时，只能在有限个截面和其上有限个点处测得速度、压力和温度值，而不可能获得整车流场中任意点的详细信息。
随着计算机技术和计算流体动力学的发展，汽车外流场的计算机数值仿真由于其具有可再现性、周期短以及低成本等优越性而成为研究汽车空气动力学性能的另一种有效方法。
2. 控制方程和湍流模型汽车外流场一般为定常、等温和不可压缩三维流场，由于外形复杂易引起分离，所以应按湍流处理。
汽车外流场的时均控制方程式[2]如下：3,2,1,=j i ；z x y x x x ===321,,；，：u u =1w u v u ==32,平均连续方程：0=∂∂ii x u 平均动量方程：⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂+∂∂∂∂+∂∂−=∂∂i j j i eff j j j i j x u x u x x p x u u µρ κ方程 ρεκσµµκρκ−+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡∂∂+∂∂=∂∂G x x x u j t jj j )( ε方程 κερκεεσµµερε221)(C G C x x x u j t j j j −+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡∂∂+∂∂=∂∂ -1-其中， ji i j j i t x u x u x u G ∂∂⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂+∂∂=µ εκρµµ2C t = µ为动力粘性系数，t µ为湍流动力粘性系数，它的提出来源于Boussinesq 提出的涡粘假定，是空间坐标函数，取决于流动状态，满足：⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂+∂∂=−i j j i t j i x u x u u u µρ 其中，j i u u ρ−是由于对动量方程式平均化后得到的雷诺应力项。
基于CFD软件某跑车外流场数值模拟分析作者：王瑞丽魏丽青来源：《科学与财富》2020年第28期摘要：根据对国内某跑车进行相应的研究，通过catia三维软件设计出其三维模型，之后再用CFD软件实现对跑车划分网格，之后再对得出的数值进行相应的模拟计算，并采取一定的加工处理，同时关注跑车内部的空气动力性问题。
在一系列的模拟计算后，我们可以得知，进行局部的优化处理是可以有效地得出最佳画的跑车外部参数，同时实现跑车周身速度压力场的改善处理。
关键词：跑车车身;局部优化;风阻系数前言通常所说的汽车空气动力一般指在汽车的前行过程中和空气产生相应的作用力，由于产生的力对汽车消耗汽油的经济性能和舒适性能等产生的影响。
目前我国的科学技术不断向前发展，随之而来的是信息技术的发展包括计算流体力学，这对于研究汽车的空气动力学有了很重要的推动作用。
流体力学方法有很多的优点，例如所用时间少、消耗成本较低等，所以我们可以在汽车设计开发和相应的改进完善方面，都使用此技术。
1.跑车外流场的控制方程和湍流模型在汽车以较高速度向前行驶的时候，可以得出此时的流体雷偌数是比临界雷诺数大的，所以它的流动可以视作湍流。
根据雷诺平均方程：在这个公式里，si是源项，代表催化器载体阻力; 是应力张量。
根据标准的K - ￡模型计算雷诺应力来封闭上述流动控制方程，即有在这个公式里的是指湍流粘性系数，可以根据以下得出：式中：K、￡分别为湍动能和湍能耗散率。
2.计算模型的建立及网格劃分2.1 车身模型计算模型是在CATIA软件中以现实大小比例相等建立的（见图1）。
要同时实现提高网格的质量以及达到计算的速度，就要简化车身模型。
所以，忽略了跑车的一些部件，并对车身底部作平整化加工。
2.2 网格划分从以往的研究可以得出，要进行汽车行驶的模拟，可以采用的计算域是长方形：根据汽车的大小长×宽×高（L×W×H），我们将计算域设定成10L×4W×5H，计算域入口和车头相距3L，出口处和车尾的距离为6L，车子的左右两侧宽度大小都是2W，高度是5W，完整的计算域都是通过结构网格来进行划分的。
基于CFD的三种轿车模型外流场仿真及气动性能比较武浩浩【摘要】建立直背式、快背式和折背式轿车的简化模型,导入Fluent前期处理软件GAMBIT,在GAMBIT中建立汽车绕流场的三维物理模型。
用结构化网格对简化的汽车模型外流场划分网格,在计算流体力学软件FLUENT中采用N-S方程及SIMPLE算法求解阻力和力矩。
模拟出相同速度下三种轿车模型的气动压力场和速度场,计算出气动阻力系数、升力系数及阻力矩系数。
并通过车尾空气流态的模拟,对三种车身空气绕流的空气动力特性进行了研究。
通过比较,解释了这三种车身造型与气动力特性,及气动力特性与汽车性能的关系,为轿车车型产出比的决策及汽车造型优化设计提供参考。
【期刊名称】《管理工程师》【年(卷),期】2011(000)004【总页数】4页(P49-51,66)【关键词】轿车模型;压差阻力;CFD【作者】武浩浩【作者单位】中国矿业大学机电工程学院【正文语种】中文【中图分类】U469.11一、引言国际油价的不断飙升和环境对低碳的要求以及国内汽车行业竞争的日益加剧，提高燃油利用率成了汽车制造业越来越重视的问题。
而汽车在高速行驶时燃油利用率的高低，有很大一部分取决于车身造型的空气动力学特性.现代汽车按美国环保署(EPA)城市/高速公路混合循环的平均能耗分解数据显示，汽车驱动轮有效机械能约53%被用来克服风阻，47%用来克服其他阻力。
在风阻中，有85%左右为压差阻力，其余为空气与车身摩擦产生的阻力。
压差阻力中，汽车尾流占至少90%。
另外车身造型的空气动力学特性还会影响汽车的美观和清洁。
因此，通过研究汽车外流场压力分布求得阻力系数，再进行比较得出几种轿车的空气动力特性，可以使用户对轿车的选购趋于理性，也可以为制造商对不同车型的生产提供决策参考。
二、流场控制方程传统的空气动力学实验多以成本高、周期长、设备庞大的风洞实验为主，但是随着计算机技术的发展，设计人员的研究重点逐渐转向计算流体力学(CFD)及其相关应用软件的开发应用。
分类号 密级U D C 编号硕士学位论文基于CFD 的汽车外流场数值模拟及优化二零一五年五月研究生姓名： 查朦导师姓名： 苏小平申请学位级别： 硕士一级学科名称： 机械工程二级学科名称： 机械制造及其自动化Numerical Simulation and Model Optimization For Carbody Base on CFDA Thesis Submitted toNanjing Tech UniversityFor the Academic Degree of Master ofEngineeringBYMeng ZhaSupervisor: Prof. Xiaoping SuMay. 2015学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
研究生签名：日期：学位论文的使用声明□1、南京工业大学、国家图书馆、中国科学技术信息研究所、万方数据电子出版社、中国学术期刊（光盘版）电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文并通过网络向社会提供信息服务。
论文的公布（包括刊登）授权南京工业大学研究生部办理。
（打钩生效）□2、本论文已经通过保密申请，请保留三年后按照第一项公开（打钩生效）□3、本论文已经通过校军工保密申请，不予公开（打钩生效）研究生签名：导师签名：日期：日期：硕士学位论文摘 要随着汽车工业技术及经济的发展，人们对汽车安全性、舒适性要求越来越高，而这很大程度上取决于汽车空气动力特性。
由于近年来数值计算理论及计算技术的发展进步，在新车开发初期越来越趋向于采用计算流体力学对汽车空气动力性能进行测试计算，该方法试验周期短、耗资少。
基于CFD的FSAE赛车外流场数值模拟及优化中期报告一、研究背景及意义随着车辆的制造和设计技术的不断提高，汽车比赛的规模和竞争力也越来越高。
FSAE（Formula SAE）赛车由全球各个国家的大学生团队参与，它是一项致力于激发年轻工程师对于汽车制造和设计的热情、培养他们的创新精神、能力和团队合作意识的竞技活动。
在FSAE赛车设计中，外流场是影响赛车性能的关键因素之一，如何降低FSAE赛车空气阻力，提高赛车的性能是一个关键性课题。
通过基于CFD（Computational Fluid Dynamics）数值模拟的方式模拟FSAE赛车的外流场，可以快速准确地了解FSAE赛车的气动外流场分布和流动特性。
并通过优化FSAE赛车外形设计、加装气动装置和调整空气阻力系数等方法，有效地降低赛车的空气阻力，提高赛车的性能，这对于FSAE赛车的设计和制造具有重要的意义。
二、研究内容及方法本研究以FSAE赛车的气动外流场分布与流动特性为研究对象，以CFD数值模拟及优化为主要研究方法，通过以下步骤进行研究：1.建立FSAE赛车的数值模型基于CATIA等设计软件，建立FSAE赛车的三维数值模型，并进行参数化设计，以便于后续的数值模拟与优化分析。
要求模型精度高，几何复杂度大，包括FSAE赛车的底盘、车身、车架、轮胎、悬挂系统等。
2.建立数值模拟网格在数值模型的基础上，使用计算机软件对FSAE赛车进行网格划分，生成三维流场模拟所需的流体网格。
网格划分应该满足几何形状、物理性质、计算效率等多重要求。
3.数值模拟边界条件设置为了保证数值模拟结果的可靠性，需要在模拟过程中设置不同的边界条件，如入口流速、迎风角度等条件，并进行验证。
4.进行数值模拟计算在完成网格划分和边界条件设置之后，进行数值模拟计算。
对于流动物理问题，采用CFD模拟求解技术，对赛车的流场进行数值求解和仿真计算。
5.数值模拟结果分析分析数值模拟结果，了解赛车气动外流场的分布和流动特性，如阻力分布、气流轮廓、压力分布等指标。
基于CFD的汽车空气动力学性能分析与优化设计随着汽车工业的快速发展，汽车的性能和安全性愈发成为人们关注的焦点之一。
汽车空气动力学性能对其行驶稳定、燃油效率和行驶安全都有着重要影响。
而利用计算流体力学（CFD）技术可以对汽车的空气动力学性能进行分析和优化设计，以提高其性能和安全性。
一、CFD技术在汽车空气动力学性能分析中的应用通过CFD技术，可以对汽车在行驶过程中与空气的相互作用进行模拟和分析，以更好地了解车辆的流场特性和空气动力学性能。
具体应用包括但不限于：1. 空气阻力分析：利用CFD技术可以模拟汽车在行驶过程中面对空气的阻力，进而定量评估车辆的风阻系数。
通过优化车辆外形、车身下部和车轮部分的设计，可以降低空气阻力，提高燃油效率。
2. 气流分布分析：CFD技术可以模拟车辆周围的气流分布情况，包括车身表面的压力分布、空气流动的分离与绕流等。
准确分析气流特性可以帮助优化车辆的设计，减少气流阻力，提高行驶的稳定性。
3. 热管理优化：CFD技术还可以分析车辆在行驶过程中产生的热量和热流分布情况。
通过优化散热器的设计、改善引擎舱内空气流动，可以提高发动机和其他关键部件的冷却效果，防止过热造成的故障。
二、基于CFD的汽车空气动力学性能优化设计方法在基于CFD技术的汽车空气动力学性能优化设计中，需以下几个步骤：1. 建立准确的数值模型：首先，需要根据实际车辆的几何形状、尺寸和重要部件的布置，建立准确的三维数值模型。
模型的准确性对于后续的分析和优化设计至关重要。
2. 设置流场和边界条件：根据实际情况，为汽车模型设置适当的流场和边界条件，如驶入速度、周围环境温度等。
这些条件将直接影响到后续的模拟计算和优化结果。
3. 进行数值模拟计算：利用CFD软件对建立的数值模型进行数值计算，得到汽车在不同工况下的流场特性，如压力分布、速度云图等。
根据计算结果可以评估车辆的空气动力学性能和存在的问题。
4. 分析和优化设计：根据数值模拟计算的结果，分析汽车的空气动力学性能问题，如气流分离、阻力过大等。
分类号 密级U D C 编号硕士学位论文基于CFD 的汽车外流场数值模拟及优化二零一五年五月研究生姓名： 查朦导师姓名： 苏小平申请学位级别： 硕士一级学科名称： 机械工程二级学科名称： 机械制造及其自动化Numerical Simulation and Model Optimization For Carbody Base on CFDA Thesis Submitted toNanjing Tech UniversityFor the Academic Degree of Master ofEngineeringBYMeng ZhaSupervisor: Prof. Xiaoping SuMay. 2015学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
研究生签名：日期：学位论文的使用声明□1、南京工业大学、国家图书馆、中国科学技术信息研究所、万方数据电子出版社、中国学术期刊（光盘版）电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文并通过网络向社会提供信息服务。
论文的公布（包括刊登）授权南京工业大学研究生部办理。
（打钩生效）□2、本论文已经通过保密申请，请保留三年后按照第一项公开（打钩生效）□3、本论文已经通过校军工保密申请，不予公开（打钩生效）研究生签名：导师签名：日期：日期：硕士学位论文摘 要随着汽车工业技术及经济的发展，人们对汽车安全性、舒适性要求越来越高，而这很大程度上取决于汽车空气动力特性。
由于近年来数值计算理论及计算技术的发展进步，在新车开发初期越来越趋向于采用计算流体力学对汽车空气动力性能进行测试计算，该方法试验周期短、耗资少。
本文以某车型为研究对象，利用CATIA 软件和FLUENT 软件结合进行三维外流场模拟分析及车型优化，并对改型后的模型进行模拟的对比分析。
主要研究内容如下：（1）简述了汽车空气动力学研究历史发展现状及其趋势，对计算流体力学的理论基础以及数值计算常用方法作了一定介绍研究；（2）利用软件CATIA 创建了某车型的几何模型，采用ANSYS 的前处理软件ICEM 确定计算域，并对其进行八叉树方法的网格划分；（3）在商用软件FLUENT 中选择采用标准ε-k 湍流模型并对计算域进行边界条件的设置，得到汽车外流场的车身表面压力分布、速度矢量分布以及空气阻力系数D C 和汽车升力系数L C ；（4）以汽车阻力系数为优化目标，对模型车身前端造型、后翘脚以及后扰流板这关键因素进行了局部改型，并且对改进后的车型进行了数值模拟，对各改型前后的方案进行了简要的评价，通过对湍流动能、速度矢量以及纵对称面压力云图等的分析表明通过优化，模型表现出良好的气动性能，气动阻力系数均得到了一定程度的减小。
本文通过对汽车进行数值模拟计算，并对优化后的模型进行气动特性分析，减小了气动阻力系数并为汽车造型优化提供了基本的参考。
关键词： 空气动力学； Fluent ； 数值模拟； 造型优化； 空气阻力系数硕士学位论文ABSTRACTWith the development of economic and industry technology , people's requestment on car safety and comfort are increasing high, this largely depends on the aerodynamic properties of the car. With the development of computing technology and theory of numerical calculation , CFD is largely adopted in the aerodynamic properties of the test calculation in early exploitation of the car. the method has shorter cycle and less cost. A certain model is adopted as the research object in this article, this paper combines software of CATIA and FLUENT for pro-design of three-dimensional and outflow field simulation analysis and optimization of model, comparative analysis and simulation models were modified after. The main contents are as follows:(1) The aerodynamic research、status and development trend of car were briefly described; and the theoretical of the computational fluid dynamics and numerical calculation methods was specially focused on.(2) The model geometry was established by CATIA, the computational domain was divided reasonably by the pre-processing software of ANSYS, and it meshed with octree method.(3) The standard turbulence model and the boundary condition of computing domain were set up by FLUENT. The pressure,the velocity vector distribution of the body and aerodynamic drag coefficient and lift coefficient was obtained.(4) Let the drag coefficient as the optimization objective,Front-end shape of the model body, later lifted leads and a rear spoiler which were a key factor in partial modification was optimized.And the numerical simulations were carried on the improved models,and take some brief evaluation on each modified scheme,through the analysis of turbulent kinetic energy, velocity vector and pressure of symmetry plane shows the optimized models has better aerodynamic performance, the aerodynamic drag coefficient was reduced to some extent.ABSTRACTIn this paper, the numerical simulation calculation of the selected model and the analysis of aerodynamic characteristics on optimized models provide a basic reference in the vehicle body modeling optimization.KEYWORDS：Aerodynamics; Fluent; Numerical simulation; Shape optimization; Aerodynamic drag coefficient目录目录摘要 (I)ABSTRACT (i)目录 (I)第1章绪论 (1)1.1 课题研究背景与意义 (1)1.2 汽车空气动力学的主要研究方法 (2)1.2.1 试验研究 (2)1.2.2 理论分析................................................................ 错误!未定义书签。
1.2.3 数值计算 (3)1.3 汽车技术的发展趋势 (4)1.4 汽车空气动力学国内外研究现状 (4)1.4.1 国外研究现状 (4)1.4.2 国内研究现状 (5)1.5 本文主要研究内容 (6)第2章汽车外流场数值模拟理论基础 (8)2.1 计算流体力学的基本思想 (8)2.2 数值模拟的计算流程 (8)2.2.1 前处理 (8)2.2.2 求解计算结果 (8)2.2.3 分析及后处理 (9)2.3 数值模拟的研究方法 (9)2.4 数值模拟的离散化.......................................................... 错误!未定义书签。
2.5 计算流体力学的基本控制方程 (12)2.5.1 质量守恒方程........................................................ 错误!未定义书签。
2.5.2 动量守恒方程........................................................ 错误!未定义书签。
硕士学位论文2.5.3 能量守恒方程........................................................ 错误!未定义书签。
2.6 湍流的数值模拟方法...................................................... 错误!未定义书签。
