汽车气动附件对气动力优化的数值仿真
空气动力测试技术在汽车轮廓气动优化中的应用
空气动力测试技术在汽车轮廓气动优化中的应用近年来，随着汽车行业日益发展，汽车设计已经从简单的美学考虑转变为全新的角度，即环保和能源效率。
在汽车运输领域，气动性能是非常重要的一方面，因为它可以显著影响车辆的性能和燃油经济性。
为了优化汽车轮廓的气动性能，空气动力测试技术已经成为了汽车设计的必要环节。
一、空气动力测试技术的介绍空气动力学是物理学中的一部分，它主要研究空气在运动体上的作用。
在汽车领域，空气动力学是指车辆行驶时空气在车体上和周围运动方向产生的一系列复杂作用力。
这些力量可以影响车辆的气动性能，例如空气阻力、升力和失稳等。
因此，空气动力测试技术被广泛应用于汽车行业中，以评估车辆的气动性能和设计车辆轮廓。
目前，空气动力测试技术主要分为三个方面，包括数值模拟、风洞试验和道路试验。
二、空气动力测试技术在汽车轮廓设计中的应用气动性能是车辆运动中非常重要的因素，在设计中需要密切关注。
现代汽车如今大多数都通过气动性能测试进行优化设计。
这些设计技术包括减小车体阻力和被动燃料经济性的提高。
1.减小车体阻力减小车体阻力是一种非常有效的方法，因为低阻力车曾经被证明是更加燃油经济和环保的。
通过在车辆设计各个方面的实验，气动试验将一直发挥重要作用。
一些重要设计技巧包括车体的翼型学，通风系统的改进和车身的平滑性。
通过这些技巧，汽车设计师可以大大降低车体阻力，进而制造出更加环保和经济的汽车。
2.提高被动燃料经济性被动燃料经济性是指车辆在行驶中不进行特殊调整而能够节省燃料的区域。
通过空气动力学测试，汽车设计师可以使车辆更加节能，通过车体的航空学设计，可以在降低车辆行驶中的阻力的同时，使车辆的效率大大提高。
3.提高汽车运动性能空气动力学不仅可以在经济和环保方面起到关键作用，还可增强汽车的性能。
一些汽车制造商使用空气动力学来改进底盘的制动性能和轮胎的轻松滚动性。
通过签入轮胎的轮胎体积和形状，可以使轮胎更容易滚动，造成更小的阻力，这将导致汽车在道路上更快的移动。
汽车空气动力学仿真优化研究
汽车空气动力学仿真优化研究下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by the editor. I hope that after you download them, they can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!汽车空气动力学在汽车设计和性能优化中起着至关重要的作用。
汽车气动附件对气动力优化的数值仿真
摘要 ： 汽 车 气 动 附件 在 汽 车上 有 很 广 泛 的 应 用 ， 对 汽 车 的 气 动 特 性 有 显 著 的影 响 ， 常 见 的 气 动 附 件 有 阻 力 气 动
附件 和 升 力 气 动 附 件 。 为 研 究 汽 车 气 动 附件 对 气 动 力 的 影 响 ， 采 用 数值 仿 真 的 方 法 ， 分别 以 Ｓ Ｕ Ｖ模 型 和 跑 车
果， 本 文运用 Ｃ Ｆ Ｄ仿真 的方 法 ， 分 别对 某 Ｓ Ｕ Ｖ模 型 的气 动 阻力 附件 及某 跑 车 升力气 动 附件 进行 仿 真研
究 。研究 的气动 阻力 附件 主要 有 车轮 阻风板 、 底 盘导 流板 、 侧 裙及 后扰 流器 ， 气 动升力值 模 拟
对模 型 的尖 角处 进行 圆整 处理 ； 为 准确模 拟 实 际风洞 的气 流状 况 ， 建立 一外 轮廓 为长 方体计 算域 。根据 汽 车外 流场 的特 点 ， 结 合 以往计 算 经验 ， 设置 计算 域 的大小 为 ： 入 口距模 型前 端 ３倍车 长 ， 出 口距 模 型后 端 ６倍 车长 ， 总 高度为 ４倍 车高 ， 总 宽度 为 ７倍 车 宽 。以 Ｓ Ｕ Ｖ为例 ， 其计 算域 如 图 １ 所示。
基金项 目： 国家 自然 科 学 基 金 项 目（ ５ ０ ９ ７ ５ ０ ８ ３ ） ； 湖 南 省 科 技 攻 关 计 划 重 点基 金 项 目（ ２ ０ ０ ９ Ｊ Ｔ １ ０ １ ４ ） ； 湖 南 大 学 汽 车 车 身 先 进 设 计 制 造
ＶＯ ｌ ＿ ３ ４ ＮＯ ． １ Ｆ ｅ ｂ． ２０１ ３
文章 编号 ： １ ６ ７ ２— ６ ８ ７ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ — ０ ０ ４ ５— ０ ６
车辆设计中的空气动力学优化与仿真
车辆设计中的空气动力学优化与仿真在当今的汽车工业中，车辆的设计不再仅仅局限于外观的美观和内饰的舒适，空气动力学优化与仿真已经成为了一项至关重要的技术。
它不仅能够提升车辆的性能，还能对燃油经济性、行驶稳定性和驾驶安全性产生深远的影响。
空气动力学在车辆设计中的重要性不言而喻。
当车辆在行驶过程中，空气会对其产生阻力。
这种阻力会消耗车辆的能量，导致燃油消耗增加。
通过优化车辆的空气动力学特性，可以显著降低风阻，从而提高燃油经济性。
以一辆乘用车为例，如果能够将风阻系数降低 10%，其燃油效率可能会提高 5%左右。
这对于消费者来说，意味着更低的使用成本；对于环境来说，也能减少尾气排放，降低对环境的压力。
此外，良好的空气动力学设计还能增强车辆在高速行驶时的稳定性。
当气流流经车辆时，如果产生了不稳定的气流，可能会导致车辆出现抖动、飘移等现象，影响驾驶的安全性。
优化后的空气动力学设计可以使气流更加顺畅地流过车身，减少乱流和升力的产生，增加车辆与地面的附着力，从而提高行驶的稳定性和操控性。
那么，如何在车辆设计中进行空气动力学优化呢？这就需要借助仿真技术。
在过去，车辆的空气动力学研究主要依赖于风洞试验。
风洞试验虽然能够提供较为准确的数据，但它成本高昂、周期长，而且在设计的早期阶段难以进行大规模的试验。
随着计算机技术的飞速发展，仿真软件成为了车辆空气动力学设计的重要工具。
通过使用专业的仿真软件，工程师可以在虚拟环境中建立车辆的三维模型，并模拟气流在车身周围的流动情况。
在仿真过程中，可以对车辆的外形、车身细节、底盘结构等进行调整和优化，实时观察这些变化对空气动力学性能的影响。
与风洞试验相比，仿真技术具有成本低、效率高、可重复性强等优点。
它能够在设计的早期阶段就为工程师提供有价值的参考，帮助他们快速筛选出最优的设计方案。
在进行空气动力学仿真时，需要准确地建立车辆的几何模型和设定边界条件。
几何模型的精度直接影响仿真结果的准确性，因此需要对车辆的外形进行细致的测量和建模。
汽车空气动力学的仿真与优化设计
汽车空气动力学的仿真与优化设计一、概述汽车空气动力学是指汽车与运动空气之间的相互作用。
汽车在高速行驶时会在前方形成一个压缩空气区，而在车身后方则形成一个低压区，这个区域叫做“尾流”。
汽车空气动力学仿真与优化设计可以帮助设计者在保证车辆外观美观的前提下，将车辆的空气动力学性能进行优化，从而提高车辆的性能。
二、汽车空气动力学仿真汽车空气动力学仿真是利用计算机对车辆在不同速度下的空气动力学特性进行模拟和分析。
通过仿真可以得到车辆的气动系数、压力分布、气动阻力、升力等等数据。
其中，气动系数指的是车辆外形、前进速度、气流方向等参数对空气动力学特性的影响。
在汽车空气动力学仿真时，需要采用数学模型对车辆在运动时所承受的气流压力、阻力进行分析，同时要考虑车辆的形状、尺寸、质量等因素。
针对不同的车型和设计方案，需要选取不同的数值模拟工具和方法。
以CFD（Computational Fluid Dynamics，计算流体动力学）为例，利用CFD软件可以对空气在车辆表面流动的物理过程进行数值求解。
在求解过程中，需要将车身模型放入数值计算区域内，通过建立网格、设定运动状态和气流条件等设定参数，得出汽车在不同速度下的气动力学特性。
三、汽车空气动力学优化设计汽车空气动力学优化设计是指在保持车辆外观美观的前提下，对车辆外型进行改良，从而降低车辆的空气阻力和汽车的油耗。
优化设计主要包括以下几个方面：（一）车身风阻降低车身的设计和外形是在保证车辆美观的基础上进行优化的。
优秀的外形设计不仅能够提升车辆品质的形象，还可以通过降低车身风阻来减少空气阻力。
例如，凸起和边角分明的车身设计会导致流体分离，提高拖拽系数，增加风阻。
相反，流畅的车身设计会减缓空气流动并降低阻力，使车辆动力性能更好。
（二）提高车辆通风性在车辆高速行驶时，为了降低车辆的空气阻力，通风口和散热孔一般要尽量少，但是这也会导致车内温度过高。
因此，通过改变通风口位置或者设置特殊的气流引导装置，可以解决车内通风问题。
气动力与控制的仿真分析与优化
气动力与控制的仿真分析与优化在现代工业中，气动力与控制的仿真分析与优化是一个非常重要的课题。
从机械工业到汽车工业，再到航空航天工业，气动力与控制技术无处不在，对产品的性能和品质有着直接的影响，因此，对气动力与控制技术进行仿真分析与优化，对于提高技术水平和经济效益具有重要作用。
一、气动力与控制简介气动力与控制是机械工程中最为基础的专业知识之一。
在机械领域，气动力是一个广泛的领域，它涉及到导流、气流控制、推动和制动系统等方面。
而控制则一般是指机械运动的自动化控制技术。
在现代工业中，控制技术可以分为电气、机械、液压和气动四大类。
二、仿真分析与优化的意义对于气动力与控制技术的仿真分析与优化，可以从以下几个方面来解释其意义：1、提高产品性能通过对气动力与控制进行仿真分析，可以尽可能地模拟产品在各种情况下的运行状态，以便深入了解产品的性能优化空间，进而提高产品的性能指标。
2、减少产品研发成本传统的研发方式多为试错，将试验产生的数据进行统计分析，从而确定最优方案。
这种方式无论是时间成本还是经济成本都非常高，而通过仿真分析就可以在产品研发的初期尽早预测系统的行为，从而更加快速地找到最优解，进而减少制造与研发成本。
3、提高产品设计的精确性仿真可以模拟各种复杂的工况，并将其分析结果反馈至实际产品设计中，从而提高设计结果的精确性。
三、气动力与控制仿真技术的发展在过去的几十年中，气动力与控制仿真技术得到了蓬勃发展。
早期，仿真技术还处于一个相对原始的阶段。
随着计算机技术的不断进步和成本的下降，仿真技术得到了更好的发展，算法越来越先进，仿真精度也越来越高。
近年来，在气动力与控制仿真技术方面，业界主流的计算包括有限元法（FEM）、贝塞尔等高雷诺数方法、欧拉方程法和雷诺平均纳维尔-斯托克斯方程法（RANS法）等。
各种方法各有优劣，在不同的产品与工况下，也需要根据具体情况选择适合的仿真方法。
四、气动力与控制仿真优化的应用范围气动力与控制仿真分析是一个非常重要的技术，因此在各个领域都有它的应用，主要包括以下几个方面：1、航空航天领域在航天和航空产业中，气动力与控制技术的仿真分析和优化是推进技术升级的关键。
气动系统动力学建模与仿真分析
气动系统动力学建模与仿真分析随着现代化制造业的发展，气动系统正在越来越广泛地应用于机械、汽车、航空、军事、电子等领域。
气动系统的研究与优化已经成为了研究领域，为了更好地了解气动系统的运作，需要对其进行建模与仿真分析。
一、气动系统的构成和基本特点气动系统通常包括气源、用户、执行机构、控制系统等部分。
其中，气源主要负责提供气源，用户是气动系统的输出端，执行机构用于控制气动系统的输出，控制系统用于控制输出的大小和速度。
气动系统的特点是具有高速、高效、节能、稳定性好等优点，能够在各种恶劣环境工作，不受电磁干扰，具有一定的抗干扰能力。
二、气动系统动力学特征气动系统的运动过程是液态动力学过程，它受到气体、液体的机械力的作用，包括压力力、重力和惯性力。
压力力的作用是压缩气体从而增加气体的密度，在气动系统中，液体通过压缩气体来传递压力，从而达到皮托管流量计或其他流量仪表的目的。
重力是液态动力学中的重要因素，液态动力学过程中，液体受到重力的作用而呈现出流动形式。
气动系统中，由于液体是以气体为动力的媒介，所以重力对液态动力学过程的影响不可忽略。
惯性力主要是因为气体在运动过程中具有一定的惯性，与重力、压力力一起作用，影响液态动力学过程的稳定性和速度。
三、气动系统动力学建模气动系统的动力学建模通常是建立基于动力学方程的模型，以描述气动系统的运动过程，分析气动系统各个部件的运动状态，指导气动系统的运作和优化。
1、质量守恒方程气动系统的质量守恒方程是表示气体在气动系统内流动的质量守恒方程，可以用来描述气体的流量变化情况。
守恒方程可以写成下列形式：其中，ρ表示气体密度，u表示气体速度，S表示面积，t表示时间，Q表示面积S内的质量流量。
2、动量守恒方程气动系统的动量守恒方程描述了各个部分在气流过程中的速度和压力变化情况。
动量守恒方程可以写成下列形式：其中，ρ表示气体密度，u表示气体速度，p表示气体压力，F表示面积，n表示或其他物质量，g表示重力加速度，t表示时间。
气动汽车主要性能的仿真研究
Ｓ ｉ ｍ ｕｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ Ｍａ ｉ ｎ Ｐｅ ｒ ｏｒ ｆ ｍａ ｎｃ ｅ ｏ ｆ Ｐｎ ｅ ｕｍ ａ ｔ ｉ ｃ Ｖｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ
ＴＡＮＧ Ｇａ ｏ—ｐ ａ ｎ， ＹＡＮ Ｓ ｈｉ —ｒ ｏ ｎ ｇ
ＡＢＳ ＴＲＡＣＴ： Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｉ ｎ ｐ ｅ ｆｏ ｒ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｐ ｎ ｅ ｕ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ，ｉ ｎ ｃ ｌ ｕ ｄ ｉ ｎ ｇ ｍａ ｘ ｉ ｍｕ ｍ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ，ｇ ｒ ａ ｄ ｅ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ，ａ ｅ ｃ ｅ ｌ — ｃ ｒ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ａ ｎ ｄ ｄ ｉｖ ｒ ｉ ｎ ｇ ｍｉ ｌ ｅ ａ ｇ ｅ ａ ｎ ｄ Ｓ Ｏ ｏ ｎ ．Ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ，ａ ｍａ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｐ ｎ ｅ ｕ ｍａ ｔ ｉ ｃ ａ ｕ ｔ ｏ ｍｏ ｂ ｉ ｌ ｅ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｗａ ｓ ｅ ｓ ｔ ｂｌ ａ ｉ ｓ ｈ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ ｔ ｏ ｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｐ ｎ ｅ ｕ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｉ ｓ ｆ ｅ ａ ｓ ｉ ｂ ｌ ｅ ｉ ｎ印 －
第３ ２ 卷 第 Ｏ ８ 期
文章编号 ： １ ０ ０ ６— ９ ３ ４ ８ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ８—０ １ ７ ５— ０ ５
车辆设计中的空气动力学优化与仿真研究
车辆设计中的空气动力学优化与仿真研究在现代车辆工程领域，空气动力学优化与仿真研究正扮演着日益关键的角色。
这不仅关乎车辆的性能提升，更与节能减排、驾驶安全和乘坐舒适度紧密相连。
当我们谈到车辆的空气动力学，首先映入脑海的或许是那些流线型的超级跑车。
但实际上，无论是轿车、SUV 还是卡车，空气动力学的影响无处不在。
良好的空气动力学设计能够显著降低车辆行驶时的风阻，从而提高燃油效率或增加电动汽车的续航里程。
想象一下，一辆车在高速公路上疾驰，如果风阻过大，就好像有一只无形的大手在阻挡着它前进，车辆需要消耗更多的能量来克服这种阻力。
反之，优化后的空气动力学设计可以让车辆更轻松地“划破”空气，节省能源。
空气动力学优化的第一步通常是对车辆外形的精心雕琢。
比如，车头的形状就至关重要。
一个圆润且逐渐收窄的车头能够更有效地引导气流，减少气流在车头处的分离和湍流。
而车身的线条也需要流畅，避免突兀的拐角和突出部分，以保持气流的平稳流动。
车尾的设计同样不容忽视，合适的尾翼和扰流板可以增加车辆的下压力，提高行驶稳定性。
然而，仅仅依靠设计师的经验和直觉来塑造车辆外形是远远不够的。
这时候，仿真技术就大显身手了。
通过计算机仿真软件，工程师们可以构建虚拟的车辆模型，并在各种虚拟的风洞环境中进行测试。
这些仿真软件能够精确地模拟气流在车辆表面的流动情况，包括速度、压力分布和湍流等参数。
在仿真过程中，工程师们会输入各种参数，比如车速、风向和空气密度等。
然后，软件会根据这些参数计算出气流与车辆相互作用的结果。
通过分析这些结果，工程师们可以发现车辆外形中存在的问题，并针对性地进行改进。
例如，如果某个区域的压力过高，可能意味着气流在此处受阻，需要对该部位的形状进行调整。
除了外形设计，车辆底部的空气动力学优化也具有重要意义。
车辆底部的气流如果管理不善，会产生升力，降低车辆的稳定性。
通过安装底盘护板、优化排气管和传动轴的布局等措施，可以减少底部气流的紊乱，提高车辆的抓地力。
气动设计的CFD数值模拟及优化
气动设计的CFD数值模拟及优化随着工业的发展和科技的进步，气动设计在各个行业中都扮演着重要的角色。
比如汽车、航空航天、建筑、能源等各种领域的研发工作都需要气动学的知识。
而气动设计的CFD数值模拟及优化技术，也成为了这些工程实践中重要的一部分。
下面，我们就来说一说气动设计的CFD数值模拟及优化技术。
一、CFD数值模拟的基本原理CFD(Computational Fluid Dynamics)，即计算流体力学，是利用计算机数值模拟流体在空间和时间上的运动、变化和相互作用的一种方法。
在气动设计中，CFD 数值模拟可以对气流进行分析和模拟，提供了可视化的方式来观察实际系统中的流场，最大限度地发挥设备的作用。
CFD计算流体力学的工作流程包括以下几个步骤：（1）建立几何模型：根据需要，选择合适的几何模型，以及相应的数据导入格式如IGES、STEP、STL等，进行模型导入。
（2）网格划分：确定模型的流动范围，并划分为多个相邻的小网格。
合理的网格划分可以更好地反映物体表面形态等数据，从而提高计算效率并减小误差。
（3）设定数值模型：根据需要，设置流动方程、物理模型、边界条件、计算区域、计算网格等。
（4）计算流动场：运用计算机对所设定的数值模型进行求解，并获取流动场的数值分布和特性参数。
一般计算过程需要使用数值方法，如有限元方法、速度增量法、声波分析法等。
（5）结果评价和分析：对所取得的流动场结果进行评价和分析，包括物理特性、流动速度、温度场等。
二、气动设计中的CFD数值模拟应用气动设计中的CFD数值模拟可以在实验前预测设计效果，也可以为详细的实验设计提供重要的指导信息。
在地址这一方面，气动设计中CFD数值模拟有以下应用：1.气动外形优化：气动外形优化是指在气动学和结构力学约束条件下，利用CFD数值模拟来进行气动外形的参数优化，从而实现外形的最佳效果。
在外形优化过程中，不断地调整参数，通过CFD模拟验证参数的合理性，加速气动设计的过程，提高设计效率。
汽车空气动力学特性的数值模拟与优化
汽车空气动力学特性的数值模拟与优化引言：汽车空气动力学特性对于车辆性能和燃油经济性至关重要。
通过数值模拟和优化，可以有效地改善汽车的空气动力学性能，提高车辆的稳定性和燃油效率。
本文将探讨汽车空气动力学特性的数值模拟与优化方法。
一、数值模拟方法1. 流体仿真流体力学仿真是研究汽车空气动力学特性的重要工具。
通过使用计算流体力学（CFD）软件，可以模拟车辆在不同速度和姿态下的空气流动情况。
其中，Navier-Stokes方程是常用的模拟空气流动的方程之一。
通过在CFD软件中建立车辆的几何模型，并设置相应的边界条件和初始条件，可以计算得到车辆周围的流场分布、压力分布和阻力分布等信息。
2. 网格生成在对汽车进行空气动力学仿真时，需要将车辆的几何模型划分为离散的网格。
网格的划分方式会直接影响到仿真结果的准确性和计算效率。
常用的网格生成方法包括结构网格和非结构网格。
结构网格适用于规则几何形状的车辆模型，而非结构网格则可以适应复杂几何形状的车辆模型。
二、数值模拟结果分析1. 阻力分析通过数值模拟可以得到车辆周围的压力分布，结合阻力系数的计算公式，可以分析车辆在不同速度下的阻力大小。
阻力大小的分析对于降低车辆的能耗和提高燃油经济性具有重要意义。
2. 升力分析升力是指垂直于运动方向的力。
对于汽车来说，升力的产生会降低车辆的附着力，从而影响车辆的稳定性和操控性能。
通过数值模拟可以分析车辆在不同速度和姿态下的升力大小和分布情况，进而对车辆底盘设计进行优化。
3. 气动附件优化在汽车的设计中，气动附件（如车身线条、后视镜、尾翼等）对车辆的空气动力学性能有着重要影响。
通过数值模拟和优化，可以改变气动附件的形状和位置，以减小空气阻力和提高车辆的空气动力学性能。
三、数值模拟与优化方法1. 响应面优化响应面优化是一种基于数值模拟的优化方法。
通过建立数学模型，将设计变量与目标函数进行关联，进而确定最优设计。
在汽车空气动力学特性的优化中，可以将阻力、升力等指标作为目标函数，车身线条、尾翼形状等设计变量作为优化变量，通过响应面优化确定最优设计。
CFD仿真技术在汽车空气动力学分析中的应用
CFD仿真技术在汽车空气动力学分析中的应用引言：汽车空气动力学分析在汽车工程设计中起着至关重要的作用。
它不仅对汽车的整体性能、燃油效率和安全性有着直接影响，还可以优化汽车的外观设计和空气动力学特性。
近年来，计算流体力学（CFD）仿真技术的快速发展为汽车空气动力学分析提供了强大的工具。
本文将探讨CFD仿真技术在汽车空气动力学分析中的应用和优势。
1. CFD仿真技术的概述CFD是一种基于数值解法的流体力学分析方法，通过对流体流动状态进行数学建模，并利用计算机进行求解，得出流体在空间中的运动和相应的物理参数。
在汽车空气动力学研究中，CFD仿真技术可以模拟汽车周围的风场和流动细节，预测气动阻力、升力、失稳和噪音等关键参数。
2. CFD仿真技术在汽车空气动力学中的应用2.1 汽车气动阻力分析CFD仿真技术可以准确计算汽车行驶时的气动阻力。
通过建立汽车的几何模型和运动边界条件，可以模拟空气在汽车周围的流动情况，并计算出气动阻力系数。
这些信息对于制定改进设计方案和提高汽车燃油经济性至关重要。
2.2 汽车气动优化设计CFD仿真技术可以帮助设计师优化汽车外观，以改善空气动力学性能。
通过对汽车外形进行改进，在保证安全性和美观性的前提下，降低气动阻力系数、减少流体湍流、避免气动失稳现象，并提高汽车在高速行驶中的稳定性。
2.3 汽车雨水排水性能分析CFD仿真技术还可以用于分析汽车在行驶和停车时的雨水排放性能。
通过模拟雨水在汽车表面的流动情况，可以确定适当的排水系统和位置，以确保雨水能够有效地从汽车表面排出，减少雨天行驶产生的安全隐患。
2.4 汽车风噪分析CFD仿真技术也可以用于分析汽车行驶时的风噪。
通过模拟空气在车身周围的流动情况，可以得出汽车不同速度下的噪音水平。
这些分析结果有助于汽车制造商改进车身设计，减少风噪对驾乘舒适性的影响。
3. CFD仿真技术的优势3.1 成本效益与传统的实验方法相比，CFD仿真技术具有更低的成本，并且不需要大量的物理模型和试验仪器。
某SUV车底气动附件的仿真与试验研究
某SUV车底气动附件的仿真与试验研究郭军朝;史建鹏;陈赣;朱永胜;陈世旺【摘要】在汽车主造型冻结后,进一步改善整车风阻特性的主要途径是在车底增加气动附件.本文中运用计算流体动力学仿真和试验技术分析了某SUV车型在车底不同状态下的风阻特性.结果表明,车底布置气动附件不但能降低整车的气动阻力系数,而且能降低整车高速行驶时的升力.另外,文中还通过试验数据分析,研究了SUV车型在来流风速为120km/h时的气动六分力特性.【期刊名称】《汽车工程》【年(卷),期】2016(038)004【总页数】5页(P511-514,499)【关键词】SUV;气动附件;气动特性【作者】郭军朝;史建鹏;陈赣;朱永胜;陈世旺【作者单位】东风汽车公司技术中心,武汉430058;东风汽车公司技术中心,武汉430058;东风汽车公司技术中心,武汉430058;东风汽车公司技术中心,武汉430058;东风汽车公司技术中心,武汉430058【正文语种】中文随着生活节奏越来越快，汽车的行驶速度也日益提高，降低汽车的燃油消耗也愈加迫切。
对于大排量的SUV车型而言，为降低其高速行驶时的油耗，改善其外气动特性是有效的方法之一[1]。
气动特性不仅影响着整车的动力性、经济性，而且影响着车辆的操纵稳定性。
在车辆主体造型冻结的前提下，通过优化车辆底部结构进而降低整车风阻特性显得尤为重要[2]。
文献[3]中虽然研究了车底不同结构对风阻的影响，但它仅限于比例模型阶段风阻特性的研究，没有从实车角度开展气动特性的仿真和试验研究，因此对认识实车的气动特性具有一定的局限性。
文献[4]中开展了SUV车型在高速行驶时侧风对整车操稳特性影响的研究，但它未考虑车底附件对实车气动特性的影响。
文献[5]中将1∶1的油泥模型车底区域处理成平面(flat floor)的形式，研究了特斯拉造型未冻结前的风阻和升力特性。
本文中以东风某款SUV车型为研究对象，以降低实车风阻系数Cd为目标，最终通过运用虚拟风洞仿真和物理风洞试验两种方法达到了设计目标。
后扰流板对轿车气动特性影响的数值模拟仿1
后扰流板对轿车气动特性影响的数值模拟仿真摘要空气动力学特性参数作为汽车最重要的性能参数之一对汽车的动力性、经济性、操纵稳定性等有着极其重要的影响。
随着道路、交通条件的不断改善，轿车在行驶中高速行驶的时段越来越多。
随着车速的提高，车身周围气流作用于轿车的气动升力也会相应增大，这样就降低了轿车的地面附着力，严重影响轿车的操纵稳定性和行驶的安全性。
为了解决高速行驶轿车升力过大的问题，可以在轿车尾部加装后扰流板，通过扰流板产生的下压力来减小轿车的气动升力。
汽车后扰流板在轿上不同的位置以及它的不同形状对轿车气动特性的影响是不相同的，因此，如何选择汽车后扰流板的位置参数和形状参数就成为通过加装扰流板改善高速行驶轿车气动特性的关键本文阐述了汽车空气动力学特性研究的背景和意义，以及进行空气动力学模拟研究的发展和应用现状，研究了汽车外流场数值模拟的理论基础。
以某款轿车模型为研究对象，以计算流体力学软件FLUENT 为工具，利用移动边界条件进行三维数值模拟，分析了模型加装后扰流板前后的外流场，研究了后扰流板的攻角对汽车空气动力学特性的影响情况。
计算结果表明，后扰流板的合理安装可以改善尾流结构，优化汽车空气动力学特性。
本文主要工作如下：1．分析后扰流板对汽车空气动力学特性影响的背景和意义，研究汽车外流场数值模拟的理论基础。
2在20m/s 和40m/s 两种车速下，研究汽车的空气动力学特性，分析汽车模型在加装后扰流板前后空气动力学特性的变化。
3研究汽车后扰流板不同攻角重要参数变化对汽车的空气动力学特性的影响。
研究结果表明，后扰流板的合理安装对于改善汽车空气动力学特性具有重要意义。
关键词：计算流体动力学，空气动力学，外流场，汽车，后扰流板AbstractThe aerodynamic characteristics is one of the most importantparameters for road vehicles (especially for passenger cars and racing car),which has a great effect on the performance, fuel economy and handlingquality. As the roads condition improved, vehicles have more and moretime driving in high velocity With the incr ease of vehicle’s velocity, the aerodynamic lift produced by this kind of varies will become heavier, whichwill reduce the ground adhesion and can do harm to the performance and lower the passengers’ security. To reduce the aerodynamic lift of the car with high velocity, we could set a tail wing on the rear hood of the car. Because different position of the tail wing to set and different shape of the tail wing have different influence in aerodynamics. So, it is important to choose the suitable location parameter and shape parameter to improve the aerodynamics characteristics of the car with high velocity.The background and the meaning of automobile aerodynamics were introduced firstly by this thesis,and it can be concluded that Computational Fluid Dynamics (CFD) analysis is an important method inautomobile aerodynamics research. The theory basic of the car external flow field was studied. Theaerodynamic characteristics of a simplified car model were studied with numerical simulationmethods of moving ground boundary condition with the CFD software FLUENT. The external flowfield was analyzed, and the aerodynamic characteristics of the car with rear spoilers at differentpositions, different angles of attack and different sectional shapes were researched. The result can beconcluded that the rear flow field and the aerodynamic characteristics can be improved by reasonablemethods of fixing rear spoiler.The main works of this thesis are:1. The background and the meaning of automobile aerodynamics were introduced, and the theorybasic of the car external flow field was studied.2. The aerodynamic characteristics of the models without rear spoiler and with rear spoilier were studied at two speeds of 20m/s and 40m/s.3. The aerodynamic characteristics of the models with rear spoilers at different positions, different angles of attack were researched at two speeds of 20m/s and 40m/s.The study result can be concluded that, the meaning of improving theautomobile aerodynamic characteristics by reasonable methods of fixing rear spoiler is great.Keywords: Computational Fluid Dynamics, Aerodynamics, External Flow Field, Automobile, Rear Spoile第一章绪论1.1 汽车空气动力学研究的内容意义与方法1.1.1研究的内容与意义1.1.2研究的方法1.2选题背景1.3 相关领域国内外研究现状1.4本文研究的主要内容第二章汽车外流场数值模拟的理论基础2.1 汽车外流场模拟的特点2.2 CFD 理论在汽车行业中的应用2.2.1 数值计算的基本理论2.2.2 计算流体力学2.2.3 流体动力学控制方程2.2.4 湍流模型理论2.2.5 计算流体力学在汽车行业中的应用2.3 本章小结第三章后扰流板对汽车空气动力学特性影响的数值模拟3.1 三维几何模型3.2 计算域的确定3.3 计算网格的类型与生成3.3.1 模块划分3.3.2 网格划分3.4 流场模型与计算方法3.4.1 流场模型3.4.2 计算方法3.5 边界条件3.6 本章小结第一章绪论1.1 汽车空气动力学研究的内容、意义和方法1.1.1研究的内容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之间相互作用的一门学科[1]。
计及车身附件气动干涉影响的汽车流场数值仿真研究
Ａｅ ｏ ｙ ａ ｃ Ｉ ｔｒｅ ｅ ｃ ｆＡｔａ ｈ ｎ ｓＣｏ ｓｄ ｒ ｄ ｒ ｄ ｎ ｍｉ ｎ ｅｆｒ ｎ ｅ ｏ ｔｃ ｍｅ ｔ ｎ ｉｅ ｅ
Ｙｕ ｎ Ｚｈｑ ｎ ．Ｇｕ Ｚ ｅ ｇ ｉ， ａ ｉｕ ｈ ｎ ｑ ＆ Ｌｉ ｉ ｗｕ ｕ Ｊｎ
１Ｄｅａｔ ｅｔｆＭｅｈ ｎｃｌ ｎｉｅｒ ｇ Ｘａ ｎＵ ｉ ｒｔ ｏ ｅｈｏｏｙ Ｘａ ｅ ３ １２ ； ２ Ｈ ｎ ｎＵ ｉ ｒｔ ｏ ｅ ｎ ｌ ｙ Ｚ ｕｈ ｕ ４ ２ ０ ． ｐ ｒ ｎ ｍ ｏ ｃａ ｉ ｇｎｅｉ ， ｉｍ ｎｖ ｓｙｆ Ｔｃｎ ｌ ， ｉｍ ｎ ６ ０ ４ ａＥ ｎ ｅ ｅ ｉ ｇ ． ｕ ａ ｎｖ ｓｙｆ Ｔｃ ｏｏ ， ｈｚｏ １０ ８ ｅ ｉ ｈ ｇ ３Ｈｕ ａ ｎｖｒｉ ，ＳａｅＫｙＬ ｂｒｔｙｏ Ａ ｖｎｅ ｓ ｎａ ｄＭａ ｕ ｃ ｒ ｇｆｒＶｈｃ ｏｙ ｈｎ ｓａ ４ ０ ８ ． ｎｎ Ｕ ｉ ｓｙ ｔｔ ｅ ａ ｏａｏ ｄａ ｃｄＤｅｉ ｎ ｎｆ ｔ ｉ ｏ ｅｉｅ ｄ ，Ｃ ａ ｇｈ １０ ２ ｅｔ ｒｆ ｇ ａｕｎ ｌＢ
２ ３％ ；ａ ｄ ｉ ｄ ｎｇ ｏ ｏ ｆｉ ｔ ｅ ｉ ｆｕ ｎ ｅ ｏ ｎ ｅ ｈ ｏ ｏ ，ｔ ｅ ｔ ｔｌａ ｒ ｄ ｎ ｍｉ ｒ ｇ ｗｉｌｒｓ ｙ ｓ ｍｅ３ ｎ ｆａ ｄｉ ｎ ｔｐ ｏ ｔ ｈ ｎ ｅ ｃ ｆｕ ｄ ｒ ｏ ｄ ｆ ｗ ｈ ｏａ ｅ ｏ ｙ ａ ｃ ｄ ａ ｌ ｉｅ ｂ ｏ ５％ ． ｌ ｌ
袁 志群 谷 正 气 ， ， 刘金 武
（ ．厦 门理工 学院机械工程 系， 门 ３ １２ １ 厦 ６ ０４； ２ ．湖南工业大学， 洲 ４ ２０ 株 １０ ８ ３ ．湖南大学， 汽车车身先进设 计制造 国家重点实验 室， 长沙 ４ ０ ８ ） １０ ２
利用计算机仿真技术研究气动力提升系统
利用计算机仿真技术研究气动力提升系统引言：气动力提升系统是一种利用空气动力学原理，通过风力将物体或人体提升至空中的系统。
随着科技的不断发展，计算机仿真技术的应用也日益广泛。
本文将探讨如何利用计算机仿真技术研究气动力提升系统，从而提高安全性和系统性能。
一、气动力提升系统的原理气动力提升系统是基于贝努利原理和流体动力学的原理设计的。
根据贝努利原理，当流体速度增加时，压力就会降低。
而气动力提升系统通过设计特定的形状和结构，利用风的速度差异和气流的压力差来实现物体或人体的提升。
二、计算机仿真技术在气动力提升系统中的应用1. 数值计算模型的建立利用计算机仿真技术，可以通过建立数值计算模型来模拟气动力提升系统的工作过程。
首先，需要收集相关气动力学参数，包括空气密度、气流速度、物体形状等。
然后，利用数值计算方法，根据流体动力学定律，建立数学模型。
2. 流场模拟与可视化通过计算机仿真技术，可以对气流的流动进行模拟，并将结果可视化。
利用流场模拟软件，可以模拟出气流在系统内的流动情况，包括速度分布、压力分布等。
同时，通过可视化技术，可以直观地展示出气动力提升系统内部的气流状态，有助于了解系统的运行情况。
3. 动力学仿真与优化除了模拟气流的流动，计算机仿真技术还可进行动力学仿真和优化。
通过建立物体或人体的动力学模型，可以模拟其在气动力提升系统中的运动轨迹和受力情况。
通过对仿真结果进行分析，可以优化系统的设计，提高提升效果和安全性。
三、气动力提升系统仿真技术的优势1. 安全性：通过计算机仿真技术，可以在系统设计阶段模拟出各种情况下的受力和运动情况，从而避免设计缺陷对实际使用的不良影响。
这有助于提高系统的安全性。
2. 成本：利用计算机仿真技术，可以在系统设计和优化阶段快速提供准确的数据和结果，降低试错成本和设备开发周期，对提升系统的研究和开发具有较高的经济效益。
3. 精度：由于计算机仿真技术能够快速计算多参数的复杂运算，因此可以提供较为准确的结果。
乘用车底盘的气动性能：仿真与实验研究
乘用车底盘的气动性能：仿真与实验研究简介：本文旨在探讨乘用车底盘的气动性能，并介绍了仿真与实验在研究中的重要作用。
随着汽车行业的发展，乘用车底盘的气动设计逐渐成为关注的焦点。
通过深入分析和综合运用数值仿真和实验方法，研究人员可以优化车辆的气动性能，提高其操控稳定性和燃油经济性。
1. 底盘气动性能的重要性底盘气动性能是影响乘用车稳定性和燃油经济性的关键因素。
良好的底盘气动设计可以减少空气阻力，提高车辆的稳定性和操控性能。
同时，合理的底盘气动设计也能够降低车辆的油耗，并减少对环境的负面影响。
2. 数值仿真的应用数值仿真是研究乘用车底盘气动性能的重要工具。
通过建立精确的数值模型，研究人员可以在计算机中模拟空气流动，并分析底盘气动特性。
数值仿真方法可以有效地预测车辆在不同工况下的气动性能，为优化设计提供指导。
2.1 流体力学仿真流体力学仿真是研究底盘气动性能的常用方法之一。
通过对乘用车底盘进行网格划分和方程求解，可以得到车辆的气动力和气动系数等重要参数。
这些参数可以帮助研发人员评估不同设计方案的效果，并针对性地进行改进。
2.2 多物理场耦合仿真底盘气动性能的研究还需要考虑多个物理场的相互作用。
例如，底盘下方的气流可能会对车辆的热管理产生影响。
为了更加准确地模拟这种复杂的场景，研究人员可以将流体力学仿真与热传导仿真相结合，进行多物理场耦合仿真。
3. 实验研究的重要性虽然数值仿真在研究中起到了重要的作用，但实验研究依然不可或缺。
通过实验可以获得真实车辆的气动数据，并验证数值模型的准确性。
实验还可以帮助研究人员分析车辆在复杂行驶环境下的气动性能，并探讨不同参数对底盘气动的影响。
3.1 风洞试验风洞试验是研究乘用车底盘气动性能的常用方法之一。
通过在受控的风洞环境中进行测试，研究人员可以精确地测量车辆所受的气动力和气动系数等参数。
风洞试验可以模拟不同车速和风速下的气动工况，为底盘气动设计提供重要数据支持。
3.2 全尺寸车辆实验尽管风洞试验可以提供较为准确的气动数据，但在某些情况下，研究人员仍然需要进行全尺寸车辆的实际行驶测试。
某SUV车型发动机舱CFD仿真计算与优化
某SUV车型发动机舱CFD仿真计算与优化随着汽车技术的不断发展，CFD仿真计算成为汽车研发过程中不可或缺的一部分。
在这篇文章中，我们将介绍某款SUV 车型发动机舱CFD仿真计算与优化的案例。
首先，我们通过计算流体力学(CFD)分析车辆的空气动力学性能。
通过分析车辆外形和风道结构，我们可以制作车辆的CFD模型，并将该模型导入CFD程序进行计算。
在计算过程中，我们的目标是获得车辆的风阻力系数和空气动力学性能参数，如风力矩和升力。
当我们获得了汽车的CFD计算结果后，我们可以根据这些结果来对发动机舱进行改进。
例如，我们可以考虑对发动机散热器的位置和结构进行优化，以提高其冷却效果。
我们也可以对空气进气管和排气管进行优化，以提高进气和排气效率，从而提高发动机的性能和燃油效率。
在优化发动机舱的过程中，我们还需要考虑到发动机和车辆的整体设计和布局。
例如，我们需要确保优化后的发动机舱既能够满足发动机的冷却需求，又能够与车辆的空气动力学设计相协调。
此外，我们还需要考虑优化后的发动机舱是否能够实现生产和制造的可行性。
最终，通过CFD仿真计算和优化，我们可以在不进行实际物理测试的情况下快速改进车辆的设计和性能。
这不仅可以节省时间和成本，还可以提高车辆的竞争力并满足客户的需求。
因此，CFD仿真计算和优化已经成为汽车研发过程中不可或缺的一部分。
除了优化发动机舱，CFD仿真计算还可以应用于车辆的气动外形设计、制动系统优化、车内气流分析等方面。
例如，在车辆的气动外形设计中，我们可以使用CFD仿真计算来预测车辆在不同速度下的风阻力系数和升力，从而优化车辆外形设计，提高车辆的空气动力学性能。
在制动系统优化方面，我们可以使用CFD仿真计算来模拟刹车鼓或刹车盘在制动时产生的高温、气流和热应力等因素，以评估制动系统的性能和耐久性，并优化制动系统的设计。
此外，在车内气流分析方面，我们可以使用CFD仿真计算来模拟车辆内部的气流分布和循环，从而优化车内气流设计，提高车辆内部的舒适性和空气质量。
气压传动中的气动软件在设计与仿真中的应用
气压传动中的气动软件在设计与仿真中的应用在现代工业领域中，气压传动技术广泛应用于各类机械设备中。
作为一种高效、可靠的动力传输方式，气压传动在自动化生产线、汽车制造、流体控制等领域中发挥着重要作用。
为了更好地设计和优化气压传动系统，气动软件在其中起到了关键的作用。
本文将探讨气压传动中的气动软件的设计与仿真应用。
一、气动软件的概述气动软件是一种专门为气压传动系统设计的计算机辅助工具。
它模拟了气体在管道、阀门和气动元件中的流动特性，并通过数值计算来预测系统的性能。
气动软件具备以下特点：1. 流体模型：气动软件基于流体动力学原理，通过建立数学模型来描述气体在传动系统中的流动行为。
2. 参数输入：用户可以输入系统中的各种参数，如工作压力、气动元件的类型和尺寸等，以便进行仿真计算。
3. 结果输出：气动软件可以提供系统的各种性能参数，如气体流量、压力损失、速度分布等，帮助用户评估系统的性能。
4. 优化设计：气动软件还可以进行系统的优化设计，通过调整参数来改善系统的效率和性能。
二、气动软件在设计中的应用1. 气动元件的选型在气压传动系统中，不同类型的气动元件具有不同的特性和性能。
通过使用气动软件，可以对不同的气动元件进行仿真计算，预测其在实际工作中的性能表现。
基于仿真结果，用户可以选择最合适的气动元件，提高系统的工作效率和可靠性。
2. 系统的性能预测通过输入系统的工作参数和气动元件的参数，气动软件可以模拟气体在管道中的流动情况，并预测系统的性能。
例如，用户可以通过气动软件计算气体的流量、压力损失和速度分布等参数，从而评估系统的工作状况。
这对于优化系统结构、改进布局和提高系统性能至关重要。
3. 进行系统的优化设计气动软件可以为系统的优化设计提供支持。
用户可以通过调整参数，比如气动元件的尺寸、管道的直径等，来改善系统的效率和性能。
气动软件可以基于数值计算，预测不同参数下系统的性能差异，并给出最佳方案。
这有助于节约能源、提高生产效率和降低成本。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
万方数据
第１期
唐天宝等：汽车气动附件对气动力优化的数值仿真
・４７・
３阻力气动附件分析
３．１
ＳＯＹ原车分析 选取某ＳＵＶ模型分析阻力气动附件作用效果，对ＳＵＶ原车进行分析。绘制原车网格后，将网格文
件导人Ｆｌｕｅｎｔ软件进行计算，边界条件设置为：计算域入口设为ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｉｎｌｅｔ，速度大小为３８．９ ｍ／ｓ；计 算域出口为ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｏｕｔｌｅｔ；车身表面设为无滑移壁面边界条件；计算域上表面及左右侧面均设置为滑移
止气流前进的压力与车身尾部使压力恢复的压力差。对气动阻力的优化，彳鏖重要的手段就是削弱尾涡，
减小尾部涡流包含的湍动能。因此，气动阻力附件的重要目标，就是削弱利破坏尾涡，减少尾涡包含的 湍动能。 汽车尾涡是由来自顶部、侧面和底部的气流汇聚并相互作用而形成的。汽车底面通常高低不平，使 得底部气流变得复杂，形成强湍流区和各种复杂的涡流，当汽车底面光顺度提高时，使得气流流经下表 面的摩擦损失降低，同时使气流得到有效的梳理，到达汽车尾部时会降低尾涡的湍流度，因此，可以通过 在汽车底部加装气动附件来优化底部的流场。而流经汽车顶部的气流，在流到汽车尾部时向下移，与底 部上扬的气流及侧面的气流汇聚，因此，可在顶部加装气动附件，使顶部气流与底部及侧向气流汇聚的 位置远离车身。ＳＵＶ车型的特点是具备较高的车身和较大的离地间隙，应重点对汽车顶部和底部的气 动附件进行设计。本文ＳＵＶ设计的底部气动附件为车轮阻风板、侧围及后底盘导流板，顶部气动附件 则是对其后扰流器进行改型。 ２．２气动升力附件设订目标 气流流经汽车表面到尾部汇聚，车身上部的气流和流经车身下部的气流经过的长度不同，从而造成 上、下部的气流流速不同，使得上、下部分间形成压力差，从而产生气动升力。气动升力过大时，会降低 汽车的地面附着性，从而影响汽车的操纵稳定性和安全性，特别是在转弯时，由于侧向风的影响会造成 不安全因素。对普通的轿车和ＳＵＶ等车型，由于自身质量较大，气动升力一般在安全范围内。但对于 高速的赛车和跑车，一方面大量选用轻型的材料（如全铝车身和碳纤维）使得自身质量较轻；另一方面， 赛车和跑车在高速范围内行驶，受到的气动升力更大，所’以必须减小其受到的升力，一般应受负升力的 作用。赛车和跑车的外形都经过优良的气动造型，车身具备很好的流线性，底板一般都是平直的平板， 因此，主要通过加装气动附件的方法来产生负升力，最常见的气动升力附件就是尾翼。气动升力附件的 主要目标，就是减小车身上、下部的压力差，而对于跑车来讲应产生较大的负升力，因此，本文选取一个 跑车模型，主要研究尾翼端板及尾翼形式对其气动升力的影响。
分别为前、后轮腔最大宽度；侧裙位于车身侧边下缘，长度为１
８５０
ｍｍ，高度为４０
ｍｍ。
在绘制网格并进行仿真计算，得到安装车轮阻风板和侧裙后，原车的气动阻力因数降低至０．３７４。
车轮对于气动阻力的影响很大，对于Ｆ１赛车，由于车轮完全暴露，车轮所引起的气动阻力占总阻力的 ４０％以上。而本文的ＳＵＶ车型，从图４和图５所示的前轮车轮压力云图可以看出：加装车轮阻风板后， 车轮上的正压区明显减小，这表明车轮及轮腔内流场得到优化。车轮阻风板阻挡了气流对车轮的正面
关键词：计算流体力学仿真；ＳＵＶ；跑车；气动阻力附件；尾翼
中图分类号：Ｕ４６１．１ 文献标志码：Ａ
０
引言
随着现代汽车技术的发展，对汽车的空气动力学性能也提出了更高的要求。提高汽车的气动性能，
一方面可以通过气动造型来实现；另一方面可以通过加装气动附件来实现¨。。事实上，气动附件已经 成为汽车结构中非常重要的一部分，在实际车型中得到了很广泛的应用。 汽车在行驶时受到的气动力中，对汽车气动性能影响最大的是气动阻力和气动升力。气动阻力附 件的主要目的是减小汽车行驶时的气动阻力，从而提高燃油经济性；气动升力附件的主要目的和作用是 降低汽车的气动升力，从而增强汽车的地面附着性，提高汽车的操纵稳定性和安全性。 计算流体力学（ＣＦＤ）方法因为其耗时短、不受试验环境及试验器材影响、模型修改方便等优点，广 泛应用于汽车气动性能的研究口。。此外，大量的试验已经证实，ＣＦＤ仿真对汽车气动性能的数值模拟 已经达到很高的精度¨。。 国外对气动附件的研究较为深入，在赛车和乘用车上进行了一定的数值模拟研究。而中国由于 ＣＦＤ仿真的方法起步较晚，对汽车车身气动附件的研究较少。为研究气动附件对汽车气动力的优化效 果，本文运用ＣＦＤ仿真的方法，分别对某ＳＵＶ模型的气动阻力附件及某跑车升力气动附件进行仿真研 究。研究的气动阻力附件主要有车轮阻风板、底盘导流板、侧裙及后扰流器，气动升力附件主要是尾翼。 １
壁面边界条件；为消除地面效应的影响，设置地面为移动壁面，速度同样为３８．９
ｍ／ｓ。
仿真得到原车的气动阻力因数为０．３８７，其底部压力云图和尾涡示意图分别如图２和图３所示。 从图２可以看出：车轮上存在有较大的正压区。从图３可以看出：尾部的涡流附着在后风窗下缘，离车
身的距离很近，说明气流在距离车身很近的位置即发生了分离，这将导致较大的气动阻力。因此，可以
从图７所示的原车及底部加装导流板后的流线图中可以看出：后底盘处的气流经过导流板的梳理，在油 箱和后车轮附件的紊流程度得到削弱，这表明气流在底部的能量损耗减少。导流板使后底盘复杂结构 对气流流速的降低作用削弱，气流能以较高的速度到达尾部，从而降低车身顶部和底部的压力差，尾部 气流的向上翻卷状况得到改善，从而一定程度上抑制了尾涡的产生，降低诱导阻力和压差阻力。
（ａ）原车 图６加装附件后模型
（ｂ）加装附件后
图７底部流线图对比
３．４顶部气动附件优化 汽车行驶时，流经顶部、底部和侧面的气流，会在尾部汇聚形成涡流区，一般来讲，涡流区离尾部越
近，表明气流分离越早，能量耗散越大，气动阻力越大。从图３可以看出：原车的尾涡几乎附着在车身 上，说明气流在车尾即发生了分离。因此，考虑对其车身顶部的后扰流器进行改型，使流经汽车顶部的 气流在到达后扰流器时流向向后，从而得以与来自底部和侧面的气流汇聚于距离车尾较远的区域。为 了使尾部涡流区进一步远离车身，将原ＳＵＶ的后扰流器延长３０ ｍｍ，如图８所示。
・４６・
河南科技大学学报用
ＡＮＳＹＳ软件绘制模型网格。采用Ｄｅｌａｕｎａｙ 三角形方法在整个计算流域面生成半尺寸 化网格，在车身表面拉伸出与其平行的三棱 柱网格作为附面层，以消除壁面函数的影 响。为提高计算精度，建立包围车身的密度
图１
ＳＵＶ计算域示意图
第３４卷第１期 ２０１３年 ２月
河南科技大学学报：自然科学版
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｅｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ
Ｖ０１．３４ Ｆｅｂ．
Ｎｏ．１
２０１ ３
文章编号：１６７２—６８７１（２０１３）０ｌ一００４５—０６
汽车气动附件对气动力优化的数值仿真
唐天宝１，郭建成２’３
（１．湖南长丰汽车沙发有限责任公司，湖南永州４２５１０１；２．湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室，湖南长沙
４１００８２；３．一汽一大众汽车有限公司，吉林长春１３００１ｉ）
摘要：汽车气动附件在汽车上有很广泛的应用，对汽车的气动特性有显著的影响，常见的气动附件有阻力气动
附件和升力气动附件。为研究汽车气动附件对气动力的影响，采用数值仿真的方法，分别以ＳＵＶ模型和跑车
２气动附件设计目标
２．１
气动阻力附件设计目标 汽车行驶过程中受到的气动阻力可以分为外部阻力和内部阻力旧１，外部阻力所占总的气动阻力的
比例要远大于内部阻力，而形状阻力和诱导阻力占外部阻力的绝大部分。
诱导阻力是律随升力而产生的阻力成分。汽车顶部和底部的压力差会产生尾涡，这个涡包含着一 定的动能，它必须克服部分阻力的功，这部分阻力就是诱导阻力。形状阻力主要取决于汽车车身前方阻
冲击，而侧裙阻挡了两侧气流涌人底部，两者共同削弱了汽车轮腔内和底部气流的紊乱程度，起到了降 ｝ 低气动阻力，优化流场状况的作用。
压力／ｋＰａ
Ｏ Ｏ ｌＯ ６ ８
压力／ｋＰａ
ＯＯ
７４１
●■ 露巨辫娃博，～ Ｏ一一一一 ８６ 一Ｏ ２ ３ ４
一 一ＯＯ
肌姗脚嗍㈣㈣㈣
３９
２８１ ３２８ ３７５
…㈡■●
一Ｏ
核，同时为了避免网格差异对仿真结果的影响，在每次仿真过程中，保持模型的相同部分网格尺寸不变， 同时用不同数目的网格验证网格的无关性”１。 １．３湍流模型选取 汽车周围流场可以看作是三维不可压缩黏性等温流场。由于其外形复杂，容易引起气流分离，所以 应按湍流处理。仿真中常用的湍流模型有Ｒｅｙｎｏｌｄｓ Ｓｔｒｅｓｓ模型、标准｜｜｝一８模型、ＲＮＧ｜｜｝一８模型和Ｒ｜｜｝一ｅ模 型。湍流模型研究表明：ＲＮＧ ｋ－８模型考虑涡流因素影响和低雷诺数效应，可有效模拟汽车尾部和底部 复杂漩涡流动结构，计算湍流精度较高，且计算量小，是５种模型中较适于汽车外部复杂流场数值仿真 计算的湍流模型＂］。因此，本文对ＳＵＶ和跑车的仿真均选用ＲＮＧ ｋ－８湍流模型。
模型为基础，对气动阻力附件和气动升力附件进行研究。研究结果表明：对于ＳＵＶ车型，气动阻力附件能够
有效地降低汽车的气动阻力，而由于ＳＵＶ具备较高的车身和较大的离地间隙，顶部气动附件的作用较底部气 动附件更加明显；尾翼的端板能阻挡气流向两侧的逸散，因而带有端板的尾翼能产生更大的负升力；双尾翼能
产生更大的压力差，所以对升力的优化效果最为显著。
１．１
计算流体力学数值模拟
ＣＡＤ模型建立
本文以某ＳＵＶ和跑车模型为基础，其ＣＡＤ模型是在ＵＧ中建立的。由于实车模型比较复杂，会给
网格绘制和仿真计算带来很大困难，而且耗时长、效率低，因此需要对车身模型进行简化。忽略一些对 气动力计算影响很小的细节，如门把手、雨刮器等；为了保证后续绘制网格的质量，保证结果的收敛性， 对模型的尖角处进行圆整处理；为准确模拟实际风洞的气流状况，建立一外轮廓为长方体计算域。根据 汽车外流场的特点，结合以往计算经验，设置计算域的大小为：入口距模型前端３倍车长，出口距模型后 端６倍车长，总高度为４倍车高，总宽度为７倍车宽。以ＳＵＶ为例，其计算域如图１所示。