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轿车外流场的数值模拟
2008-04-14 02:12:46  作者:祥云  来源:ENGR网  浏览次数:122  文字大小:【】【】【
  •    STAR-CD是优秀的CFD软件,在汽车领域应用较多,常常用于外流场的计算。本论文以某轿车为例,车身数据取自实际产品设计数据库,利用目前通用的CAD软件UNIGRAPHICS,构建本轿车的1:5模型,导入STAR-CD前处理器,利用网格自动生成 ...

     STAR-CD是优秀的CFD软件,在汽车领域应用较多,常常用于外流场的计算。本论文以某轿车为例,车身数据取自实际产品设计数据库,利用目前通用的CAD软件UNIGRAPHICS,构建本轿车的1:5模型,导入STAR-CD前处理器,利用网格自动生成的方法划分本轿车车型外流场的计算网格,经修正后作为本轿车外流场的三维计算网格。然后进行求解域的设定,求解单元的选择,控制参数的设定,求解方法和数学模型的选择,以及边界条件的确定等。接着在STAR-CD的STAR模块中进行数值模拟,输出所需要的图形、数据,针对数值模拟的不足,并对计算域的网格进行局部细化,再次进行了数值计算,输出了该轿车的三维速度场、压力场、能量耗散及湍能,同时对比了固定地板和移动地板两种条件下的空气阻力系数,并比较了车身前端纵向对称面上的压力。然后利用了尾流积分法求阻力,并与数值仿真值和试验值进行了对比,针对尾流积分法的不足,提出了个人的改进建议。最后对整个外流场进行速度、压力分析,尤其对尾流场进行了重点分析。
      通过对模拟结果的分析,可以看出本轿车的几何设计合理可行,虽在尾流区没能抑制拖拽涡的产生,但在其它部分流动比较稳定,基本上呈现层流流动,而且尾部抑制了泥土上卷,基本能够满足设计的需求。
      本轿车的外流场数值模拟计算过程中,共使用了32万个计算单元,局部网格细化后,网格单元达48万个,计算耗时大约5小时。但本轿车的数值模拟还没有更详细的试验数据加以验证。与此同时,由于计算机硬件条件的限制,使得进一步研究的计算机耗时急剧增加,因此建议计算机至少要有516M以上的内存容量。
      本文计算的基础上采用局部加密与坏形状的网格单元优化修正工作,进行流场的数值求解,得到了高精度的流场信息和局部流场信息。可作为进一步研究的基础。
本文揭示了汽车三维分离流动特性,建立了三维绕流仿真理论模型,网格的细化和地面效应的模拟提高了空气动力学数值计算精度。轿车的1:5模型试验验证表明,空气阻力系数与试验值误差仅1.5%,模拟精度相当高。
       本文在以前汽车尾流结构及其数值计算研究课题的基础上,开展了创新研究,解决Maskell尾流积分求阻力方法中存在的由于分离线和附着限确定不准,尾流移测不充分而导致的精度不高的问题。
不过,其尾流结构仍需进一步的试验验证,以建立三维绕流的动态仿真理论模型,进而提高了空气动力学数值计算精度。

(全文详扶原放“轿车外流场的数值模拟”)

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