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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。
Fluent软件特点及在室内温度计算中的应用摘要： Fluent是目前应用广泛的流体力学计算软件，Fluent主要用来模拟温度场、气流场的分布状况。
应用Fluent软件对住宅室内温度进行了数值模拟，给出了散热器不同位置时的温度和风速可视化图像。
关键词： Fluent软件；散热器；数值模拟；计算流体力学随着人们生活水平的提高，消费者在装修时越来越重视室内美观。
新型的钢制散热器外形美观、产品多样化和系列化，是不少装修家庭的首选。
由于建筑装饰单位和购买散热器的用户并非专业人员，不具备计算散热器数量的专业知识，因此对散热器的数量及安装位置没有明确的概念。
在传统的设计观念中，由于害怕房间供热不足而盲目增加散热器片数，使散热器安装面积过大，导致冬天室温过高，既造成了能源浪费，又难于调节温度，同时还会出现热力失调的问题。
CFD商用软件能形象直观地模拟出流体状况，对于研究室内温度舒适度有很高的价值。
国外对散热器的研究起步比较早，早在上世纪初，英、美、苏等发达国家就有一批学者积极从事这一领域的研究并取得了一些成果。
前苏联在散热器片数取整方面的研究较早并作出了相应的规范[1-2]。
国内从上世纪90年代开始对采暖工程设计计算进行研究，开发出了一批散热器数量计算软件，如王华章利用Excel表格进行采暖系统房间热负荷和采暖管道的水力计算，并编制了一种散热器数量计算程序，降低了计算工作的繁杂性[3]。
但以往研究仅仅给出了散热器的片数研究，在相同入口温度的情况下，散热器安装位置和安装方式对房间温度的影响分析比较少，尚缺乏具体的计算，未给出具体的参考建议。
本文利用Fluent数值模拟软件对室内温度和风速进行模拟计算，主要讨论了散热器在不同安装位置下的温度场和速度场分布，对传统的研究方法进行了改进和提升。
1 Fluent软件1.1 Fluent 软件特点（1）Fluent软件采用基于完全非结构化网格的有限体积法，而且具有基于网格节点和网格单元的梯度算法；（2）Fluent软件包含丰富而先进的物理模型，使得用户能够精确地模拟无粘流、层流、湍流。
基于Fluent软件的热处理数值模拟仿真工程热处理是一种常用的工艺，用于改善材料的力学性能和耐热性。
在热处理过程中，经过加热和冷却过程，材料的内部组织和性能会发生变化。
为了更好地理解和优化热处理工艺，数值模拟仿真成为一种重要的手段。
在本文中，我们将介绍基于Fluent软件的热处理数值模拟仿真工程，探讨其原理、方法和应用。
首先，我们需要了解Fluent软件的基本原理和特点。
Fluent是一种流体力学软件，它基于计算流体力学（CFD）方法，可以模拟并分析流体流动和传热现象。
在热处理数值模拟中，Fluent可以用于建立材料的三维几何模型，并通过求解传热和质量传输方程，预测材料的温度场分布和相变过程。
在进行热处理数值模拟之前，我们需要收集和准备相应的物理参数和边界条件。
具体而言，包括材料的热物性参数（如热导率、比热容）以及外部边界的温度变化情况。
这些参数将直接影响数值模拟的精度和结果。
接下来，我们通过Fluent软件建立材料的三维几何模型。
首先，导入材料的CAD模型，进行网格划分以描述材料的几何形状。
网格划分的精度和质量对于数值模拟的准确性至关重要。
合适的网格密度和划分方法可以确保模拟结果的可靠性。
完成材料的几何建模后，我们将设置边界条件和物理模型。
边界条件主要涉及外部温度的设定，以模拟热处理过程中的加热和冷却。
物理模型包括传热和质量传输方程的设定，以及相应的辅助方程，如能量方程和质量守恒方程。
一旦建立了几何模型和物理模型，我们可以对热处理过程进行数值模拟。
Fluent软件内部采用有限体积法来离散化方程，并通过迭代求解得到结果。
在求解过程中，Fluent可以提供温度场分布、相变情况、流体流动情况等多种结果参数，以帮助分析和评估热处理工艺的效果。
热处理数值模拟的目的在于优化工艺参数，提高材料的性能。
通过对数值模拟结果的分析，我们可以评估不同工艺参数对于材料的影响，进而确定最优的工艺条件。
例如，我们可以通过调整加热温度和保温时间，来控制材料的晶粒尺寸和相变行为。
基于CFD的汽车外流场数值模拟孟生才;陈倩云【摘要】CFD（计算流体力学）软件由于其经济性在汽车动力学上得到了广泛的应用，其方法对于预测和改进汽车的气动性能，以及对于指导汽车的产品设计都具有重要的意义。
利用ANSYS ICEM 对汽车外流场进行二维建模并对其进行网格划分，基于ANSYS FLUENT对外流场进行数值模拟，得出其压力云图、速度云图和速度矢量图。
从直观上对汽车外流场的气流情况有了了解，通过数值模拟的数据对汽车外流场的实际情况进行分析，为优化汽车的气动性能提供了理论依据。
%CFD software has been widely used in vehicle dynamics because of economy, the method of which has a profound effect on the prediction and improvement of aerodynamic performance, as well as the car designing. A 2d model was built and the mesh was presented based on ANSYS ICEM. The pressure contour, velocity contour and velocity vector graphic were obtained by the numerical simulation of flow field for cars based on FLUENT. Therefore, from the current situation of flow field, an intuitive understanding was received and the theory evidence was provided for the optimization of car's aerodynamic performance.【期刊名称】《齐齐哈尔大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】5页(P32-36)【关键词】CFD;汽车;外流场;数值模拟【作者】孟生才;陈倩云【作者单位】马鞍山职业技术学院机械工程系，安徽马鞍山 243031;江苏大学机械工程学院图形技术研究所，江苏镇江 212013【正文语种】中文【中图分类】TH122汽车空气阻力主要由压差阻力、内流阻力、诱导阻力和摩擦阻力等构成。
汽车空调热环境下气场仿真研究分析李廷;周永新;钱春贵;沈建明【摘要】以配置后空调出风口的汽车内室空气气流组织为研究对象,应用CFD技术对汽车车室内的流场进行数值模拟仿真.使用RNG k-ε模型以及其他辐射模型对车内温度场进行数值模拟计算.仿真结果表明,配置后出风口的汽车空调相比普通汽车空调室内流场性能更优,整个流场分布更均匀,能量利用率更高,并且运用不均匀系数、能量利用系数等评价指标对车内的温度场、速度场进行评价分析.为汽车空调热环境下气流组织以及优化设计提供理论依据.【期刊名称】《机械工程师》【年(卷),期】2016(000)005【总页数】3页(P139-141)【关键词】Fluent;后出风口;湍流【作者】李廷;周永新;钱春贵;沈建明【作者单位】嘉兴职业技术学院机电与汽车分院,浙江嘉兴 314036;嘉兴职业技术学院机电与汽车分院,浙江嘉兴 314036;嘉兴职业技术学院机电与汽车分院,浙江嘉兴 314036;嘉兴职业技术学院机电与汽车分院,浙江嘉兴 314036【正文语种】中文【中图分类】U461.1随着中国汽车消费由实用的经济型产品向富含高科技的高档产品的延伸，市场对汽车空调的舒适性提出了越来越高的要求，以满足乘坐者的舒适性以及安全性要求［1］。
汽车车内环境舒适性与空调气流组织密切相关，所以研究车内如何形成比较合理的气流组织，避免形成气流短路，对提高汽车驾乘人员的舒适性非常有意义［2］。
车内温度对汽车乘坐舒适性至关重要，车内温度场主要取决于汽车空调风口的布置，而不同布置的风口位置会对气流有不同的影响。
目前绝大多数车采用“前出风，前回风”的风口布置形式，但对于乘坐5人的标准汽车而言，空调出风口一般都布置在中控台上，会导致后排乘客无法迅速享受到冷气。
而冷气过大时，前排乘客有的又会感到不适应。
对于这样冷热需求不均匀的矛盾，配备一个后座出风口是比较现实的解决办法。
传统的汽车乘坐空间设计布置大多采用经验数据以及样车试验的手段进行。
FLUENT在汽车工业中的应用前言Fluent公司是目前世界上最大的计算流体力学（CFD）软件供应商。
在全球众多的CFD软件开发、研究厂商中，Fluent独占了大约40%以上的市场份额。
而汽车领域更是Fluent公司最为重视的行业之一。
几乎全球所有知名的汽车厂家都是FLUENT的用户，例如Chrysler、Ford、GM、Hino、Honda、Jaguar、Mitsubishi、Peugeot、Renault、Toyota、Volvo等。
2000年FLUENT在全球汽车领域的营业额上升了23%，处于绝对的领先地位。
作为专业的CFD软件，FLUENT可用于汽车领域的外流场分析及风阻计算、发动机气缸燃烧模拟、发动机进排气管道模拟、发动机水套换热分析、空调系统气流分析、玻璃除霜模拟、油箱晃动模拟、车盖下部件换热分析、各种油泵、风扇模拟等方面。
一、FLUENT软件介绍FLUENT商用程序可以模拟许多的工程实际问题，包括可压缩、不可压缩流动，牛顿流体、非牛顿流体，单相、多相流动，有旋、无旋流动，惯性坐标系、非惯性坐标系下的流动，有化学反应、无化学反应的流动问题等。
其生成非结构网格的程序把计算复杂几何条件下的流动及传热传质问题变得简单。
同时，软件还提供了许多的湍流模型、壁面处理及燃烧、传热模型，可以针对特定问题进行合理选择。
用户自定义函数还可以改进和完善模型，处理个性化问题以及给出更合理的边界条件。
FLUENT软件主要由前处理、求解器以及后处理3大模块组成。
FLUENT采用自行研发的GAMBIT前处理软件来建立几何形状及生成网格，然后由Fluent进行求解。
GAMBIT具有超强的组合建模能力，可以生成并处理结构化网格或者非结构化网格，主要包括的二维网格有三角形和四边形网格，三维网格有四面体、六面体、楔形和金字塔形网格。
借助功能灵活，完全集成的和易于操作的用户界面，GAMBIT可以大大缩短用户在CFD应用过程中建立几何模型和划分网格所需要的时间。
