下载文档原格式
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。
汽车外流场数值模拟
徐勋;许涛
【期刊名称】《内燃机》
【年(卷),期】2012(000)003
【摘要】随着地球上日益枯竭的石油资源，石油价格持续上涨，目前，越来越多
的国家关注于汽车的空气动力学性能，以期能够提高汽车的燃油经济性。
随着计算机技术的飞速发展，CFD技术被越来越多地应用到了汽车设计中。
借助于CFD软件可以对汽车外流场进行数值模拟，从而得到车身表面的压力分布，外流场的速度和压力分布，以及求出车身受到的气动阻力和气动升力值、风阻系数和升力系数等。
能够通过图形直观地显示出汽车的空气动力性能，并可以依据此来对车身的造型设计进行指导，这对于降低成本，缩短研发周期，提高产品的自主开发设计能力具有重要的意义。
【总页数】3页(P26-28)
【作者】徐勋;许涛
【作者单位】安徽江淮汽车月份有限公司,安徽合肥230601;安徽江淮汽车月份有
限公司,安徽合肥230601
【正文语种】中文
【中图分类】TK401
【相关文献】
1.低阻力汽车外流场的数值模拟及其误差分析 [J], 熊超强;臧孟炎;范秦寅
2.汽车外流场数值模拟及优化设计 [J], 张峰;王剑;黄霞;丁军
3.基于CFD的某汽车外流场数值模拟与分析 [J], 雷荣华
4.基于CFD的汽车外流场数值模拟 [J], 孟生才;陈倩云
5.基于湍流模型的汽车外流场三维数值模拟 [J], 朱军;耿艳;廖斌
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
轿车外流场车轮转动时侧风效应的数值模拟研究
傅立敏;扶原放
【期刊名称】《公路交通科技》
【年(卷),期】2006(23)2
【摘要】为了研究侧风条件下车辆行驶对交通安全的影响。
以某轿车1∶5模型为算例,采用了移动地面模拟轿车相对地面的运动和旋转壁面模拟车轮转动的方法,进行了侧风角分别为0、5、10、15°和30°及车轮转动和静止情况下的数值模拟。
输出了车身附近和转动车轮附近的流线、纵向对称面和左方前轮的压力曲线和部分车身表面摩擦力分布情况。
对比分析了各侧风状态下的侧向力系数变化情况。
研究结果表明:随着侧风角的增大侧向力迅速增大;转动车轮条件下的气动阻力较低,计算精度较高,基本与试验情况吻合。
【总页数】4页(P147-150)
【关键词】侧风;转动车轮;数值模拟;汽车空气动力学;气动力
【作者】傅立敏;扶原放
【作者单位】吉林大学
【正文语种】中文
【中图分类】U461.1
【相关文献】
1.侧风状态下轿车气动特性数值模拟方法的研究 [J], 龚旭;谷正气;李振磊;姜乐华;贾新建;宋昕
2.侧风对轿车气动特性影响的稳态和动态数值模拟对比研究 [J], 王夫亮;胡兴军;杨博;傅立敏
3.直背式轿车外流场数值模拟精度的研究 [J], 李广辉;康宁
4.车轮空气动力学外流场数值模拟模型研究 [J], 王国华;高青;玄哲浩;刘研
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
丰田landcruiser汽车外围流场的数值模拟2010年，我国已经成为第一大汽车消费国和第一大汽车生产国，但仍然不是汽车强国，汽车研发能力薄弱，其中汽车高速气动性能与国外高端研发行业仍然存在一定的差距。
计算流体动力学方法（Computational Fluid Dynamics，简称CFD）日益成为汽车空气动力学研究的主要工具和手段，被越来越广泛地应用到汽车的研发过程中。
基于计算流体力学中的湍流理论，汽车外部流场模拟和气动阻力问题已基本解决，但是湍流模型对汽车气动升力的数值计算等问题仍存在不足。
本文从湍流模型求解中遇到的问题出发，提出了解决方法和措施，并通过汽车风洞实验来验证其有效性，为汽车空气动力学中湍流模型的应用做了一些有益的探索。
本文对丰田陆地巡洋舰landcruiser车型的外部流场进行分析。
首先运用AutoCAD对汽车模型进行了简单建模，然后在三维CAD模型基础上建立CFD 计算网格模型，运用计算流体力学软件Fluent进行计算。
并借鉴湖南大学张海峰的论文《基于湍流模型的汽车气动特性研究》的研究结果选择标准k-ε湍流模型，并在划分网格时使用了混合网格减少了网格数、并提高了计算效果。
最后对模拟的结果进行了简单的分析。
【关键词】汽车；CAD；CFD；湍流模型1 几何建模的建立几何模型我们参照实际车型的基础上对模型的棱角、弯曲处做一简化。
汽车实际尺寸为：全长5095mm，全宽1970mm，全高1930mm，轴距2850mm，绘图尺寸与实际尺寸约为1：4的比例，我们以此建立模型如图1所示。
车轮接地处由于有非常小的夹角，空间狭小，生成的网格质量很差，会影响到整个流场计算的精度。
为了解决这个问题，将车轮与地面相接的厚度截去，代之以车轮截面向地面拉伸的小立方体垫板，如图2所示。
这样，小的立方体垫板部分模拟了汽车轮胎的承重变形，对整个流场造成的影响可以忽略不计，又改善了车轮与地面相接触的网格质量。
2 模拟计算2.1 计算条件的确定汽车在道路上行驶时，除了与地面接触以外，在空间上基本不存在限制。
2007年4月农业机械学报第38卷第4期轿车外流场网格生成策略及数值模拟*杨 博 傅立敏 【摘要】 采用3种网格策略对某轿车外流场进行数值模拟研究,并应用商业CFD 软件ST A R -CD 进行求解。
根据计算过程和结果,分析不同网格策略的效果,论述3种网格策略的特点。
数值模拟中考虑了车轮旋转和车轮固定两种边界条件,并将数值计算结果与试验数据进行了对比分析,探讨了高雷诺数k -E 湍流模型的计算精度。
关键词:汽车 外流场 网格策略 数值模拟中图分类号:U 461.1文献标识码:AMesh Generation Strategies of the External Flow Field arounda Sedan and the Numerical Simulation ResearchYang Bo Fu Limin (J ilin University )AbstractThree mesh strateg ies w ere applied in the numerical simulation r esearch of the ex ternal flow field around a sedan .Co mputatio nal meshes w ere solved by comm er cial CFD software ,STAR -CD.M esh strategies effects w ere compared and their featur es w ere sum marized according to the different co mputatio nal pr ocesses and results.Both the ro tating and stationary w heels boundary co nditions w er e consider ed and com putational results w ere compared w ith av ailable experimental data.The accur acy of the hig h Reynolds k -E turbulence model w as discussed.Key words Vehicle,External flow field,M esh strategies,Num er ical simulation收稿日期:2005-10-28*国家自然科学基金资助项目(项目编号:60222207)杨 博 吉林大学汽车工程学院 博士生,130025 长春市傅立敏 吉林大学汽车工程学院 教授 博士生导师 引言在实车的CFD 研究中,如何获得高质量的网格一直是研究重点,网格质量是决定整个研究过程进展的关键因素之一。
第37卷 第6期吉林大学学报(工学版)Vol.37 No.62007年11月Journal o f Jilin U niv ersity (Engineering and T echnolo gy Edition)Nov.2007收稿日期:2006-12-06.基金项目:国家自然科学基金资助项目(60222207);吉林大学/985工程0资助项目.作者简介:杨永柏(1971-),男,讲师,博士研究生.研究方向:汽车空气动力学.E -mail:yyb717717@163.co m 通讯联系人:胡兴军(1976-),男,博士研究生.研究方向:汽车空气动力学.E -mail:x jhu99@皮卡车外流场的数值模拟杨永柏1,王靖宇1,胡兴军2(1.吉林大学汽车工程学院,长春130022; 2.吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室,长春130022)摘 要:采用CFD 进行皮卡车的外流场模拟,得到了车身表面压力分布、尾流典型剖面流速值和尾流流场结构,数值模拟结果与风洞试验结果吻合较好。
模拟结果表明,皮卡车尾涡存在于货箱上方和尾挡板后方两个区域。
进行了皮卡车几种几何改型的CFD 模拟,所得阻力系数变化与实车试验结果有相同的变化趋势,证实了尾挡板的减阻作用。
由此得出CFD 用于皮卡车外流场模拟,可获得较高的模拟精度。
关键词:车辆工程;汽车空气动力学;计算流体力学;皮卡车;数值模拟中图分类号:U 461.1 文献标识码:A 文章编号:1671-5497(2007)06-1236-06Numerical simulation on flow field around pickup trucksYang Yong -bai 1,Wang Jing -yu 1,H u Xing -jun 2(1.College of A utomotiv e Engineer ing ,J ilin Univ er sity ,Changchun 130022,China;2.State K ey Labor ator y of A utomotive Dy namic Simulation ,J ilin Univers ity ,Changchun 130022,China)Abstract:CFD w as used to simulate flow field around a generic pickup truck.T he surface pressure distributions,the w ake v elo city distribution o f the special profiles and the flow structur es w ere obtained.T he result of numerical simulatio n tallies w ith the result of w ind tunnel experimental investig ation.T he simulation results indicate that the w ake of the pickup truck is for med of tw o regions,one abo ve the tr uck bed,and the other behind the tailgate.CFD sim ulations have been do ne fo r the geometry changes of the pickup tuck.T he drag co efficient v ar iations have the same tr ends with the experiment results o f the real pickup trucks.The effects of aerody namic drag reduction by tailg ate have been co nformed.It w as found that it has an accurate result w ith CFD to sim ulate the flow field ar ound pickup trucks.Key words:v ehicle eng ineering ;v ehicle aer ody namics;computational fluid dynamics;pickup truck;numerical simulatio n目前皮卡车的市场份额逐渐增加,但有关皮卡车外流场研究的文献极少,国内关于这方向的研究几乎空白。
工程车辆轮蜗流场数值模拟及抑尘式挡泥板优化设计工程车辆在城市道路扬尘中占有重要的比例，根据北京城区的测试数据分析得出，汽车道路扬尘造成的PM10 占大气PM10总量的30%。
相关研究表明机动车行驶过程中路面二次扬尘约占城区内PM10总量的30～50%[2-4]，而工程车辆造成的扬尘尤为明显，治理工程车辆的扬尘日益受到重视。
工程车辆运行时轮胎与地面滚动过程中，由于轮胎和地面存在灰尘，车辆行驶产生的气体流动及轮胎花纹内空腔的挤压变形产生气爆最终造成滚动扬尘，滚动扬尘是工程车辆扬尘的重要因素。
本文对工程车辆行驶过程中驱动轮轮窝处的气体流场为研究对象，采用湍流模型和气固二相流数值模拟分析方法，探索工程车辆驱动轮轮窝内外速度场压力场的变化规律。
车辆挡泥板具有控制车轮沿圆周方向向外甩液态或固态物的作用，同时也可因其结构的变化改变轮窝处的流场状态，控制和抑制灰尘扬起的数量和方向。
根据轮窝处的流畅规律设计可调节半封闭式的挡泥板，并在其内侧加装了毛刷，极大地衰减了灰尘的动能，起到了降低工程车辆滚动扬尘的效果。
1 工程车辆轮窝处的气体流动状态分析车辆的轮窝有挡泥板及内侧挡板组成，通过整车数值模拟可知其轮窝纵向形状是影响整车流畅的主要因素，而且挡泥板的几何形状决定了轮窝形状及气流运动的规律。
现有的工程车辆轮窝有两种形状，分别是梯形挡泥板构成的梯形轮窝（图1）和圆弧形挡泥板构成的弧形轮窝（图2）。
本文以梯形轮窝结构为例建立三维模型分析。
1.1 模型的建立本文利用三维软件UGNX建立工程车轮窝三维模型，利用ICEM 软件进行网格化，然后用FLUENT软件构建湍流分析模型，研究基于工程车辆行驶状态的动网格分析方法。
以某商用车参数为例建立三维模型及参数化关联尺寸，其参数为：气相为空气，固相为直径0.01mm 的颗粒物，密度为1200Kg/m3，车轮与气流的相对速度为10m/s，设置入口边界和出口边界以及壁面条件，出口边界为压力出口。
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。
汽车外流场的数值模拟程力学汽车外流场是指汽车在运动中，周围空气的流动状态。
研究汽车外流场对汽车设计和性能优化至关重要。
数值模拟是汽车外流场研究中常用的工具，其基于流体力学原理和计算机仿真技术进行计算和分析。
数值模拟基础数值模拟是将物理过程转化为数学模型，使用数学方法求解模型得到的结果。
在汽车外流场的数值模拟中，计算机将汽车及其周围空气的流动情况视为数学模型，然后运用流体力学原理对其进行数值求解。
汽车外流场的数值模拟通常使用有限元法（FEM）、有限体积法（FVM）和有限差分法（FDM）等方法。
其中，有限元法是将流场分割成小的网格，再将每个网格内的物理量抽象为节点进行求解；有限体积法则是在网格中将流动区域分成许多小的控制体，计算在控制体中的物理量；有限差分法则是将物理场量在空间上离散化为有限个点，在时间上进行迭代求解。
流动方程式液体和气体在流动过程中会受到流体的惯性、黏性和压缩性等影响。
针对这些影响因素，数值模拟一般采用控制方程式来描述流动过程。
而在汽车外流场数值模拟中，又可将流动惯性、黏性和压缩性分别用控制方程式来表示，即：流动惯性：$$\\frac{\\partial \\rho \\vec{U}}{\\partial t}+\ abla \\cdot(\\rho \\vec{U} \\vec{U})=-\ abla p+\ abla \\cdot \\vec{S}$$其中，$\\rho$表示密度；$\\vec{U}$表示速度；p表示压强；$\\vec{S}$表示体积力项。
黏性：$$\ abla \\cdot \\vec{U}=0$$$$\\frac{\\partial (\\rho \\vec{U})}{\\partial t}+\ abla \\cdot (\\rho \\vec{U} \\vec{U})=-\ abla p+\\mu \ abla ^{2}\\vec{U}+\\rho \\vec{g}$$其中，$\\mu$表示黏度；$\\vec{g}$表示重力加速度。
汽车流场数值模拟
贾海庆;王成玲
【期刊名称】《汽车科技》
【年(卷),期】2007(000)006
【摘要】对某项目轿车进行了数值模拟,介绍了汽车形体外流场的模拟原理和步骤,得到了整车的流场结构和尾流场的涡系结构,成功地模拟了气流分离和拖拽涡现象.在数值模拟基础上,对流场气流的横纵向流动状况、尾部涡系结构,气流分离机理以及拖拽涡的形成与发展机理作了详细分析与讨论.
【总页数】4页(P18-21)
【作者】贾海庆;王成玲
【作者单位】北京航空航天大学,国家计算流体力学实验室,北京,100083;北京理工大学,电动车辆工程技术中心,北京,100081
【正文语种】中文
【中图分类】U461.1
【相关文献】
1.汽车环境风洞的流场数值模拟 [J], 梁媛媛;朱宇骁;陈江平;沈宇纲;张鹏
2.汽车外流场数值模拟及优化设计 [J], 张峰;王剑;黄霞;丁军
3.基于CFD的某汽车外流场数值模拟与分析 [J], 雷荣华
4.基于CFD的汽车外流场数值模拟及优化 [J], 钱娟;王东方;缪小东;苏国营
5.LED汽车前照灯热流场数值模拟分析 [J], 于帅; 李红
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
汽车车轮流场的数值模拟
许清霖;康宁
【期刊名称】《力学与实践》
【年(卷),期】2006(28)6
【摘要】首先以独立车轮为研究对象,以商用计算流体力学软件STAR-CD为工具,利用移动边界条件,并依据k-ε双方程高雷诺数湍流模型对三维定常不可压缩流N-S方程进行数值模拟计算.然后在合适尺寸的计算域下对3种不同宽度的静止和滚动车轮分别进行数值模拟计算,研究车轮宽度和来流速度对阻力系数的影响,将计算结果与实验结果进行了对比分析.计算结果表明,车轮宽度的减小以及来流速度的减小均明显降低汽车的气动阻力系数.
【总页数】4页(P15-18)
【作者】许清霖;康宁
【作者单位】北京航空航天大学汽车工程系,北京,100083;北京航空航天大学汽车工程系,北京,100083
【正文语种】中文
【中图分类】O3
【相关文献】
1.分解炉内气固两相流场的数值模拟及流场分析 [J], 李硕;孙立鹏
2.汽车车轮扰流板降阻效果数值模拟分析 [J], 付宇
3.等离子枪体内部水流场和气流场的数值模拟 [J], 李义田
4.导向管喷动床内单相流场及声波对流场影响的数值模拟 [J], 张青;杨雪峰;周勇
5.汽车车轮扰流板降阻效果数值模拟分析 [J], 付宇;
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
汽车外流场数值模拟湍流模型的研究的开题报告一、选题背景和意义汽车外流场的数值模拟是研究汽车气动性能的重要手段。
在汽车设计过程中，通过计算流场参数，可以评估车身外形对空气阻力的影响，进而进行优化设计，提高车辆燃油经济性和稳定性。
对于高速列车、飞机等其他的运载工具的气动设计也有类似的意义。
湍流模型是数值模拟中的重要工具，可以模拟流场中的湍流现象，对于气动特性的计算和预测有着重要的作用。
目前，各种湍流模型已经被广泛应用于汽车外流场的数值模拟中，但是不同的湍流模型在预测结果上存在差异，需要进一步研究。
本研究将探讨不同湍流模型在汽车外流场数值模拟中的精度、收敛性等问题，为汽车气动性能研究提供参考依据。
二、研究内容和方法本研究将使用计算流体力学（CFD）方法，对典型汽车外流场进行数值模拟。
其中，采用不同的湍流模型进行计算，通过比较不同湍流模型的数值结果，评估其在汽车外流场计算中的精度和可靠性。
具体来说，本研究将采用ANSYS Fluent软件，选取一款中型轿车作为研究对象，在实际车速下进行气动计算。
计算方法中将使用RANS （Reynolds平均Navier-Stokes）模型，与LES（大涡模拟）模型进行比较，探讨不同湍流模型的优缺点。
三、预期成果本研究将得到不同湍流模型在汽车外流场模拟中的精度、计算效率等方面的比较结果，为设计优化提供参考。
同时，本研究将探讨湍流模型的使用范围和限制，对湍流模型的使用提出建议，为汽车外流场数值模拟的进一步研究提供参考依据。
四、进度安排第一阶段（1个月）：文献综述，收集各种湍流模型的研究成果和相关经验，对不同的湍流模型进行比较和分析，初步确定研究方法和步骤；第二阶段（2个月）：建立数值模型，进行仿真计算，并对含有不同湍流模型的数值结果进行处理和分析；第三阶段（1个月）：对比分析、总结成果，并进行结论总结。
编写论文并参加相关学术交流活动。
汽车车轮周围气流场的数值模拟研究
黄海波;余旭东;刘清国;张涛;董家楠
【期刊名称】《系统仿真学报》
【年(卷),期】2019(31)4
【摘要】运动车轮周围气流场对地面扬尘及轮胎磨损颗粒物的运动有很大影响。
使用旋转壁面技术模拟车轮滚动,建立了车辆-轮胎空气动力学模型并进行了试验验证,对车轮周围气流场进行了三维数值模拟。
结果表明:气流在轮胎-轮罩间隙中存在相汇区并形成涡流,气流主要从相汇处溢出。
扬尘及颗粒物主要围绕涡流动并获得动能脱出。
气流在前、后轮的泵吸效应显著,但前轮气流倾向于向外侧发散,后轮附近气流场倾向于向上发散。
气流在车尾会形成马蹄涡和拖拽涡。
【总页数】7页(P641-647)
【作者】黄海波;余旭东;刘清国;张涛;董家楠
【作者单位】宁波大学机械工程与力学学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.汽车空调车室内气流和温度场的数值模拟
2.不同几何参数车轮的汽车流场数值模拟研究
3.空冷岛对周围大气流场影响数值模拟
4.汽车轮胎稳态温度场的数值模拟分析
5.汽车车轮流场的数值模拟
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
１６力学与实践２００６年第２８卷
的长度大约在１０。
一３５０。
之间．
如果车轮与地面如图ｌ所示完全相切做成块，则会产生一些由于内角过小而不合格的网格，从而导致数值计算的不收敛．
因此，假设车轮是刚性的，把变形部分裁掉，用一个六面体的块来代替，见图２．这个块的厚度可以参考轮胎与地面的接触区域的高度．将块的侧面与车轮外表面设为一体，这样在模拟的过程中计算区域和实际情况几乎没有什么区别．
图１不合格的块
块
图２合格的块
为了节省计算时间，以车轮纵向对称面为分界面，建立半个计算域．
为研究计算域尺度对计算结果的影响，建立４个逐步变大的计算域模型，如图３所示，由小到大分别为第１，第２，第３，第４计算域．
对这４种计算域划分网格．为了保证计算结果
图３４种寸算域尺度的示意图的有效性，在这４种计算域中，重叠部分的网格划分是一致的．
车轮表面网格呈外密内疏状，车轮外圈的网格最密，网格大小为１ｍｍ左右，车轮中心附近的网格最稀疏，大小在１５ｍｍ左右．以车轮为中心往外，网格越来越稀疏，车轮附近的网格最密，网格大小在ｌ一５ｍｍ之间，而远离车轮的边界部分的网格最为稀疏，网格最大为５００ｍｍ左右．车轮附近的网格划分情况如图４所示．
图４车轮３的网格图
表１为在４种计算域尺度下静止车轮的气动阻力系数，来流速度为９．５９２ｍ／ｓ．
表１４种计算域下静止车轮的阻力系数
由以上４组阻力系数的对比可知，４种计算结果之间的差距逐渐变小，其中第４种计算域计算得到的阻力系数已趋于稳定，因此选用第４种计算域作为以下数值模拟的计算域．
１．４与实验结果的比较
根据文献［２］，雷诺数ＲｅＤ＝！兰＝５．３×１０５，
ｐ
由此可推算出，车轮前进速度∥＝９．５９２ｍ／ｓ．对静止和滚动车轮计算的气动阻力系数与实验结果的比较如表２所示．
表２车轮阻力系数计算值与实验值的比较
１８力学与实践２００６年第２８卷
（ａ）ｕ＝９．５９２ｍ／ｓ
（ｂ）口＝３０ｍ／ｓ
图６轮１在横截面上的速度矢量对比图
５结论
采用计算域尺度的研究方法确定了车轮模型计
（上接第２２页）
究及设计领域是可行的，与风洞试验结合后，可为复杂体型高层建筑的抗风设计提供科学依据．
参考文献
１ＳｔａｔｈｏｐｏｕｌｏｓＴ．Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｗｉｎｄｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ：Ｐａｓｔａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔｓａｎｄｆｕｔｕｒｅｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ．ＪＷｉｎｄＥ哪ＩｎｄｕｓＡｅｒｏｄｙｎ，１９９７，６７＆６８：５０９—５３２
２ＦｅｒｒｅｉｒａＡＤ，ＳｏｕｓａＡＣＭ，ＶｉｅｇａｓＤＸ．Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｂｕｉｌｄ－ｉｎｇｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ
ｅ髓ｃｔｓｏｎｐｅｄｅｓｔｒｉａｎｌｅｖｅｌｃｏｍｆｏｒｔ．ＪＷｉｎｄＥｎｇＩｎｄｕｓＡｅｒｏｄｙｎ，２００２，９０：３０５—３１９
３王辉，陈水福，唐锦春．低层坡屋面群体建筑表面风压的数值算域的大小，再将３组不同宽度的静止车轮和滚动车轮模型放在这个计算域中进行数值计算，对车轮静止和滚动状态下的外流场和气动特性做了较为详尽的分析．通过研究车轮宽度和来流速度对车轮周围流场和气动阻力系数的影响，对比３组车轮的气动阻力系数及速度场，得出随着宽度的增加，车轮对应的气动阻力系数也逐渐变大．对于处在同一来流速度下的车轮而言，滚动车轮的气动阻力系数明显小于静止车轮．因此，较小宽度的车轮的阻力系数比较理想，减阻效果最明显．
参考文献
１ＷｉｃｋｅｒｎＧ，ＺｗｉｃｋｅｒＫ，ＰｆａｄｅｎｈａｕｅｒＭ，ｅｔａ１．Ｒｏｔａｔｉｎｇｗｈｅｅｌｓ—ｔｈｅｉｒｉｍｐａｃｔｏｎｗｉｎｄｔｕｎｎｅｌｔｅｓｔｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓａｎｄｏｎｖｅｈｉｃｌｅｄｒａｇｒｅｓｕｌｔｓ．ＴｅｃｈｎｉｃａｌＲｅｐｏｒｔ９７０１３３，ＳＡＥ，１９９７
２ＬｅｅＡｘｏｎ．ＫｅｖｉｎＧａｒｒｙ．ＡｎＥｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆＣＦＤｆｏｒＭｏｄ—ｅｌｉｎｇｔｈｅＦｌｏｗＡｒｏｕｎｄＳｔａｔｉｏｎａｒｙａｎｄＲｏｔａｔｉｎｇＩｓｏｌａｔｅｄＷｈｅｅｌｓ．ＣｒａｎｆｉｅｌｄＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００１．００３２
３陈焕明．轿车外流场数值模拟的研究．［硕士论文】．吉林大学，２００３ｆＣｈｅｎＨＭ．ＴｈｅｓｔｕｄｙｏｆＣＦＤｆｏｒｍｏｄｅｌｉｎｇｔｈｅｆｌｏｗａｒｏｕｎｄｃａｒ．［ＭａｓｔｅｒＴｈｅｓｉｓ］．Ｊｉｌｉｎ：ＪｉｌｉｎＵｕｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００３（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ））
模拟．工程力学，２００３，２０（６）：１３５—１４０（ＷａｎｇＨｕｉ，ＣｈｅｎＳｈｕｉｆｕ，ＴａｎｇＪｉｎｃｈｕｎ．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｗｉｎｄｐｒｅｓ－ｓｕｒｅｓｏｎａｌｏｗ－ｒｉｓｅｂｕｉｌｄｉｎｇｃｏｍｐｌｅｘｗｉｔｈｇａｂｌｅｒｏｏｆｓ．Ｅｎ—ｇｉｎｅｅｒｉｎｇＭｅｃｈａｎｉｃｓ，２００３，２０（６）：１３５—１４０（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ））４ＨａｇｇｋｖｉｓｔＫ，ＳｖｅｎｓｓｏｎＵ，ＴａｅｓｌｅｒＲ．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅｆｉｅｌｄｓａｒｏｕｎｄｂｕｉｌｄｉｎｇｓ．ＢｕｉｌｄｉｎｇａｎｄＥｎｖｉｒｏｎ—ｍｅｒｉｔ，１９８９，２４（１）：６５—７２
５ＭｕｒａｋａｍｉＳ，ＭｏｃｈｉｄａＡ．３－Ｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆａｉｒ—ｆｌｏｗａｒｏｕｎｄａｃｕｂｉｃｍｏｄｅｌｂｙｍｅａｎｓｏｆｔｈｅ南一￡ｍｏｄｅｌ．ＪＷｉｎｄ
ＥｎｇＩｎｄｕｓＡｅｒｏｄｙｎ，１９８８，３ｌ（２）：２８３—３０３
６ＣｈｅｎＡＪ，ＫａｌｌｉｎｄｅｒｉｓＹ．Ａｄａｐｔｉｖｅｈｙｂｒｉｄ（ｐｒｉｓｍａｔｉｃ－ｔｅｔｒａｈｅｄｒａｌ）ｇｒｉｄｓｆｏｒｉｎｃｏｍｐｒｅｓｓｉｂｌｅｆｌｏｗｓ．ＩｎｔＪＮｕｍｅｒＭｅｔｈ
Ｆｌｕｉｄｓ，１９９８，２６：１０８５—１１０５。
