02-CFD 技术在汽车外CAS开发中的应用

计算流体力学在汽车气动优化中的应用计算流体力学（CFD）是一项广泛应用于设计和优化复杂流动的分支学科。

它使用计算机模拟数值方法来解决流体力学问题。

由于计算机技术的不断发展，CFD已成为一种广泛应用的工具，特别是在汽车行业中，以在气动优化领域中广泛应用而闻名。

汽车制造商对气动性能的关注已经由简单的外形和风阻系数提高到研究车辆在高速公路和竞赛道上的风道和流量。

这种研究需要使用计算流体力学。

通过使用CFD，设计师能够模拟车辆在运动时的气动行为，了解其对气动性能的影响，以及如何优化设计以达到最佳性能。

CFD在汽车气动优化中的应用非常广泛。

以下是几个例子：1. 空气动力学性能优化：通过CFD仿真，设计师可以优化车辆的空气动力学性能，以减少燃料消耗和排放，并提高车辆性能。

例如，通过修改车前部、风挡玻璃和车顶的形状和曲率，可以增加车辆的空气动力学效率和稳定性。

2. 制动系统冷却仿真：车辆的制动系统在使用过程中会变得非常热。

为了确保安全、可靠性和性能，制动系统需要保持在合适的温度范围内运行。

通过CFD仿真，设计师可以更好地了解制动系统的热量分布和传导方式，以帮助设计更好的制动系统冷却方案。

3. 内部通风系统仿真：良好的内部通风系统可提高车内舒适性、减少驾驶员疲劳和提高乘客健康和幸福感。

CFD仿真可以帮助设计师了解车内空气的流动，从而确定如何优化通风系统以提高车内舒适性。

4. 轮胎和雨刮器仿真：轮胎和雨刮器在汽车运行时也会对气动性能造成影响。

通过CFD仿真，设计师可以更好地了解轮胎表面和雨刮器效果对车辆气动性能的影响，以帮助优化车辆外观，提高车辆的空气动力学效率。

总之，通过CFD仿真，能够大大优化汽车的气动性能，减少燃料消耗和排放，并提高车辆性能。

尽管目前的CFD技术还有一些限制，如模拟时间、制造复杂度等，但随着计算机技术的不断发展和CFD算法的不断进步，它在汽车气动优化中的应用前景非常广阔。

CFD在某轻卡车身外流场中的应用张鑫【摘要】CFD(计算流体力学)软件以电子计算机为工具在汽车动力学上得到广泛应用,使用离散化的数学方法,对问题进行数值实验、计算机模拟和分析研究,从而预测和改进汽车的气动性能,对汽车产品设计起指导作用.利用CATIA软件对某轻卡车身(含驾驶室、货厢)进行三维建模,并利用ANSYS FLUENT模块对其外流场进行数值模拟,通过所得数据分析车身外流场实际情况,为优化汽车性能提供理论依据.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2017(000)019【总页数】3页(P146-148)【关键词】CFD;车身;外流场;数值模拟【作者】张鑫【作者单位】安徽江淮汽车集团股份有限公司,安徽合肥 230601【正文语种】中文【中图分类】U467CLC NO.: U467 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)19-146-03 汽车空气动力学（Automobile aerodynamics）空气动力学的一个分支，是研究汽车与周围空气在做相对运动时两者之间相互作用力的关系及运动规律的学科，还是汽车设计当中的一项重要环节，影响着车辆的动力性、经济性与操纵稳定性。

从整车性能层面而言，气动阻力在影响车辆驱动力的同时影响燃油消耗率。

汽车行进时所受阻力大致可分为机械阻力和空气阻力两部分。

随着车速的提高，空气阻力所占比例迅速提高。

汽车空气阻力由压力阻力和摩擦阻力构成，压力阻力又分为形状阻力、干扰阻力、内循环阻力、诱导阻力，压力阻力对空气阻力影响最大，约占91%。

采用CATIA软件来建立驾驶室、导流罩三维模型，货厢采用简易模型。

为了提高计算效率，对模型实体表面进行简化处理，雨刮器、门把手、后视镜等部件忽略，其他不影响流场或影响较小的的部位做平整处理。

模型参考实际尺寸，外形长度9835mm，宽度2550mm，高度3900mm，货厢宽度2400mm，高度2691mm，几何模型如图1。

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。

CFD技术在汽车整车产品设计中的应用简介✓阻力、升力、侧向力分析✓泥/水附着、车辆涉水分析✓气动噪声、噪声传播分析ANSYS FLUENT可以对汽车整车进行详细的空气动力学仿真，获得详细的流场细节特征分布情况，使用户更好地理解整车的空气动力学性能，为气动减阻、降噪等问题提供帮助。

✓包含发动机舱的整车详细空气动力学分析✓冷却风扇、冷凝器、散热器的分析✓传导、对流及辐射换热分析ANSYS FLUEN可以对整车及发动机舱进行热管理分析，获得详细的冷却模组进气量及温度场细节特征分布情况，为机舱内部的热设计、热保护提供帮助。

发动机舱热管理问题空气动力学、气动噪声问题汽车是由几千个零部件组成的复杂产品，在研发过程中常涉及到多种多样的流体力学方面的工程问题，随着现代CFD仿真技术的日趋成熟，企业完全可以将这种先进的研发手段与传统的试验和设计经验相结合，形成互补，从而提升研发设计能力，有效指导新产品的研发设计，节省产品开发成本，缩短开发周期，从而大幅度提高企业的市场竞争力。

下文是CFD仿真技术用于解决汽车整车产品研发过程中常见工程问题的简要介绍：✓空调系统风流量分配及空调管路噪声分析✓除霜、除雾分析✓乘员热舒适性分析ANSYS FLUENT可以进行瞬态的除霜、除雾过程分析，可以进行包含太阳辐射的乘员舱热舒适性分析，可以进行空调管路的风流量分配及噪声分析，为产品设计提供帮助。

✓进排气及缸内流动分析✓缸内喷雾、燃烧分析✓排气后处理分析ANSYS FLUENT可以对进排气系统进行分析，获得瞬态的缸内流动特性，可以分析缸内的喷雾、燃烧过程，可以分析三元催化器、SCR系统的工作过程等。

✓车灯和灯室内的流场及温度场分析✓油箱加注过程分析、油箱晃动分析✓电池单体放电过程发热分析、电池组冷却散热分析ANSYS FLUENT可以对车灯、油箱加注、油箱晃动、电池发热、电池组冷却等问题进行分析，此外还可以对刹车系统冷却、涡轮增压器、液力变矩器、燃油泵、齿轮泵、摆线泵等零部件进行分析。

CFD技术在汽车车身设计中的应用随着汽车科技不断的发展完善，车身设计的功能已经不仅仅是满足美感的要求，还包括空气动力学性能、安全性能等多个方面的考虑。

为了使车辆在行驶过程中获得更好的运行、性能和燃油经济性，汽车车身设计需要通过CFD技术来实现。

CFD技术是一种利用计算机模拟物理过程的方法，它可以模拟气体或液体经过物体表面时的流动情况，并且可以对流场内参数进行详细的数值计算。

在汽车设计中，CFD技术可以帮助设计师实现对流场进行可视化和计算分析做出了很大的贡献。

CFD技术在汽车车身设计中的应用主要有以下几个方面：1. 车身周围气流的分析利用CFD技术分析车身周围的气流情况，可以帮助设计师了解车身外形对流场的影响，从而进行调整，改善车辆的空气动力学性能。

在不同的风场状态下，通过CFD技术的帮助下，改变不同部位的车身外形，以达到优化空气阻力的效果。

2. 可视化设计汽车设计师可以利用CFD技术制作出汽车外形的三维模拟图，这些图可以让设计师直观的看到气流在车身表面的运行情况。

针对流场的可视化分析，可以帮助设计师通过直观的方式确定车身的外形，同时也可以将设计师现有的想法和概念以三维模拟的方式表现出来。

3. 优化车辆行驶性能CFD技术不仅可以分析气流情况，也可以模拟车辆在不同路面、不同条件下的行驶情况，验证车辆的操控性能和行驶性能。

通过模拟分析，设计师可以根据CFD模拟结果，针对车身部件做出设计调整，以改善车辆的行驶性能和燃油经济性。

4. 减少碰撞风险汽车在发生碰撞时对车辆及乘员的损害最小化是一个重要的目标，设计师可以借助CFD技术来评估车身的碰撞风险，并根据评估结果进行防护结构和保护措施的设计方案。

同时根据数学计算的结果，可以让设计师在车身防护措施的设计上更加的合理有效。

结论CFD技术在汽车车身的设计中能够帮助设计师实现多方面的要求，专注于汽车车身的气流分析，优化车身的外形设计，提高车辆的行驶性能，以及保证车辆在碰撞时的安全性能。

CFD在汽车造型中的应用Application of CFD analysis method in vehicleexterior design王俊，陈如意，王树苹（吉利汽车研究院工程分析部，浙江临海，31700）摘 要：本文将从整车外流场分析和后视镜分析入手，阐述CFD技术在我国某自主品牌汽车的造型设计研发中的应用。

应用压力系数分布图分析造型中存在问题，并通过大涡模拟和快速傅立叶变换对后视镜尾部流场中作用于车窗的压力进行频谱分析，得到声压频谱图，来协助后视镜的改型。

关键字：CFD，汽车外流场，后视镜，STAR-CCM+Abstract: This article is base on vehicle exterior flow analysis and rearview mirror evaluation, CFD analysis method for exterior design and development in self-owned brand vehicle of Geely has been described. Pressure coefficent distribution is adopted to search the problem in exterior design, based on large eddy simulation and FFT, Spectrum analysis is used to research the fluctuation pressure on side glass, which is induced by the rearview mirror, sound pressure level of test point is obtained to help us modifying the mirror. Key words: CFD, vehicle exterior flow evaluation, rearview mirror, STAR-CCM+1 前言汽车空气动力学仿真分析是借助于计算机将CFD应用于汽车空气动力学研究的一种方法。

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。