典型角度对汽车气动阻力特性影响的仿真分析
某赛车车底气动特性的数值模拟研究
某赛车车底气动特性的数值模拟研究在赛车运动中，车底气动特性是一个非常重要的方面。
为了提高车辆性能和竞争力，团队在设计和制造赛车时需要考虑车底气动特性。
在这篇文章中，我们将进行某赛车车底气动特性的数值模拟研究。
车底气动特性是指车辆在行驶中对空气流动的影响，主要反映在车底气流的跟随性和结构的稳定性上。
为了研究某赛车的车底气动特性，我们使用了计算流体力学（CFD）模拟。
首先，我们需要建立一辆完整的赛车模型。
这涉及到从零开始设计和构建一个三维模型来模拟车辆的形状。
由于某赛车并非真实存在的车辆，我们需要依据一些基本参数来确定车辆的形状和尺寸，比如车轮距、车高和车身长度等。
为了使模型更加真实，我们可以通过引用现有车型的数据来调整车辆的外观。
接下来，我们需要为车辆下方的空气流动定义一个运动场。
我们将通过确定车速和空气流速来模拟在真实场景中发生的运动场。
在CFD中，我们还需要定义边界条件，如空气在车辆周围的流动情况以及车辆与地面之间是否存在安装其他的透气装置等。
然后，我们需要选择合适的CFD软件来进行模拟。
CFD是一种数值模拟技术，可以对流体动力学问题进行可视化和模拟。
另一方面，CFD也是一个大量计算的过程，因此需要使用专业的软件进行计算。
市面上有很多流行的CFD程序，如ANSYS、OpenFOAM和FLUENT等，对于不同的问题，可能需要选择适合的软件进行计算。
在进行数值模拟之前，我们需要对车辆进行网格划分。
网格是三维空间中一系列小的网格单元，用于分割车载模型。
网格划分的精度会直接影响到模型计算的精度，因此需要尽可能的细分。
接下来，我们使用CFD模拟运行车辆，根据设置的运动场和边界条件计算车体周围的空气流动。
数值计算过程可以获得车辆周围的各种参数，如压力、温度、速度和气流路径等。
这些数据可以对车底气动特性进行分析。
最后，我们需要分析这些数据，以了解车底在运动过程中的气动特性分布。
这一步工作可以通过合适的数据可视化技术来完成。
不同侧风下的汽车气动特性模拟研究
Optimization Design of Gate for Plastic Injection Molding by CAE Technique
LIU Li-ping, SUN Huan-wu
1) 利用 CFD 方法能很好的描述典型汽车外流场, 并能合理地预测流场的主要特征。
2) 汽车阻力受侧风影响很小，但升力和侧向力的 变化趋势与侧风速率的变化趋势基本相同， 即随着侧 风速度的增大，汽车升力和侧向力明显增大，严重的影 响了汽车行驶稳定性。
参考文献 [1] 谷正气，姜乐华，吴 军.汽车绕流的数 值 分 析 及 计 算 机 模 拟
[J].空 气 动 力 学 学 报 ，2000,18(2):188-193. [2] Howe, M.S., On the infrasound generated when a train enters
a tunnel，Journal of Fluids and Structures, Volume 17, Issue 5, April 2003, Pages 629-642. [3] 王 福 军.计 算 流 体 动 力 学 分 析-CFD 软 件 原 理 与 应 用[M].北 京 ：清 华 大 学 出 版 社 ，2004. [4] 傅立敏.汽车空气动力学[M].北京:机械工业出版社,2006.
图 3 气动力系数
升力系数 Cl 随着侧风速度的增大而增加，侧风速 度在 0 ~ 4 m/s 时，Cl 基本上保持不变， 在 0.23 左右， 风速在 5 ~ 10 m/s 时，Cl 以较大速度增长， 最后达到
0.47 左右。 侧向力系数 Cs 随侧风速度增大而急速增加，侧风
气动阻力特性的数值模拟研究
气动阻力特性的数值模拟研究一、引言气动阻力是一个重要的参数，它在汽车、火箭等领域的设计和优化中起着至关重要的作用。
因此，对气动阻力进行数值模拟研究已成为科研和工程实践中不可或缺的手段。
本文旨在通过对气动阻力特性的数值模拟研究，探讨其机理，并且提出一些优化的思路。
二、气动阻力特性气动阻力是指流体对物体的阻碍作用，其与物体前部形状、流速、密度、黏性、粘度和物体表面的粗糙度有关。
通常，气动阻力可分为外壳阻力和压差阻力两部分。
外壳阻力指当物体与流体的接触面积相同时，流体在物体表面摩擦产生的阻力。
当流体靠近物体表面时，流体的速度减慢而产生的动量减小，并且流体顺着物体表面运动，流速逐渐减小，使得在物体表面处的流体靠近静止。
然而，由于与物体表面接触的流体分子速度不能降至零（粘性作用），使得外壳阻力仍存在。
压差阻力指流体在物体前后压力差产生的力。
流体在物体前方的速度高于物体后方，因此在理想条件下会在物体后方产生一个稳定的低压区，形成负压区域。
而在物体前方，流体速度较快的区域是一个高压区域。
这种压力差会导致后方的流体运动，给物体施加与流体速度方向相反的力。
三、数值模拟方法数值模拟是一种计算机模拟科学的方法，用于模拟各种物理现象和过程，在气动力学中广泛应用。
使用数值模拟的方法进行气动阻力特性的研究是有效的、低成本的方法。
数值模拟中最常用的方法是CFD（Computational Fluid Dynamics），即计算流体动力学，它通过数值方法求解流体的控制方程来计算流体的运动。
在气动阻力的研究中，CFD可以模拟流体在物体表面附近的细节，计算出物体表面的压力分布、摩擦阻力和形状对流体的干扰。
由于CFD需要很大的计算量，因此通常需要使用高性能计算机分析。
四、气动阻力的数值模拟研究为了探讨气动阻力特性，我们进行了对一个圆柱体的CFD数值模拟研究。
我们采用了速度场来模拟本例中的物体和空气的流动。
在本研究中，选取了Re数为3.5×104，在阻力、升力系数和Strouhal 数之间的相对关系上是一个代表性的实验条件。
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。
气动力学对车辆模型设计的影响与优化策略
气动力学对车辆模型设计的影响与优化策略简介：气动力学是研究空气流动对物体产生的作用力与力矩的科学，而对于车辆模型设计而言，气动力学的影响是不可忽视的因素。
本文将探讨气动力学对车辆模型设计的影响，并提出相应的优化策略，旨在提高车辆的性能与燃油效率。
一、气动阻力对车辆性能的影响气动阻力是车辆在行驶过程中所受到的由空气流动引起的阻碍力，它对车辆的性能具有直接的影响。
1.减少车辆速度：气动阻力会使车辆在高速行驶时需要更大的驱动力才能维持恒定速度，因此降低了车辆的速度。
2.增加燃油消耗：由于气动阻力的存在，车辆需要更多的能量来克服阻力，这导致燃油的消耗增加。
3.稳定性下降：气动阻力会使车辆受到横向力的作用，从而降低了车辆的稳定性。
二、优化车辆的气动外形设计为了减少气动阻力带来的负面影响，车辆的气动外形设计需要进行优化。
以下是几种常见的优化策略：1.改善车辆外形：降低车辆前后部分的突出物，采用流线型设计，减少空气流动的阻碍，从而降低气动阻力。
2.减小车辆截面积：通过减小车辆的侧面积，可以降低车辆所受到的气动阻力。
这可以通过缩小车身尺寸或者减小车辆横截面积来实现。
3.优化车辆底部设计：车辆底部的平整与倾斜度将直接影响气流通过的速度与阻力大小。
通过合理设计车辆底部的空气导流板，可以减小底部气流的堆积，同时降低气动阻力。
4.改进车辆细节设计：例如安装后视镜、倒车镜等部件时，应考虑其与车身的整体一致性，以减小气动阻力。
三、降低风阻系数风阻系数是衡量车辆气动效率的重要指标，它是车辆受到的气动阻力与速度平方的比值。
降低风阻系数有助于提高车辆的燃油效率与性能。
以下是几种降低风阻系数的方法：1.增加尾部辅助器械：例如安装后扰流板、尾翼等，可以改变车辆尾部气流的流线形状，减小尾流产生的阻力。
2.优化车窗设计：车窗玻璃采用倾斜的设计，减小气流在车窗上产生的阻力，同时降低噪声的产生。
3.减小前风挡的倾斜度：通过减小前风挡的倾斜度，可以减小气流流经车辆时产生的阻力。
不同角度侧风状态下油罐车的气动特性仿真研究
不同角度侧风状态下油罐车的气动特性仿真研究摘要：油罐车作为一种特殊的运输工具，在道路上扮演着重要的角色。
然而，由于其庞大的车身及运输的易燃易爆品质，其安全性备受关注。
本文通过数值仿真的方法，对不同角度侧风状态下油罐车的气动特性进行研究。
首先，建立了油罐车的三维模型，并利用计算流体力学（CFD）软件对其进行数值模拟。
然后，分别对0°、30°和60°侧风角度下的油罐车进行了仿真分析，得出了其气动力系数、气动压力分布等关键参数。
最后，通过对比分析不同侧风角度下的气动特性，总结了油罐车在侧风状态下的气动性能特点，为进一步提高油罐车的安全性提供了重要参考。
关键词：油罐车；侧风状态；气动特性；数值仿真Abstract:Keywords: oil tank truck; side wind state; aerodynamic characteristics; numerical simulation1.引言油罐车作为一种专门用于液体货物运输的车辆，在石油、液化气等领域有着广泛的应用。
然而，由于其携带的货物易燃易爆，一旦发生事故往往造成重大伤害和财产损失。
因此，研究油罐车在不同工况下的气动特性，对于提高其安全性具有重要意义。
侧风是油罐车行驶过程中常见的外部干扰因素之一，其大小和方向会对油罐车的稳定性产生重要影响。
对于油罐车而言，侧风会导致其产生侧向力，影响其行驶稳定性。
因此，研究油罐车在侧风状态下的气动特性，对于了解其受风力作用时的运动规律，优化车身结构设计，提高行驶稳定性具有重要意义。
本文通过数值仿真的方法，对不同角度侧风状态下油罐车的气动特性进行研究。
首先，建立了油罐车的三维模型，并利用计算流体力学（CFD）软件对其进行数值模拟。
然后，分别对0°、30°和60°侧风角度下的油罐车进行了仿真分析，得出了其气动力系数、气动压力分布等关键参数。
最后，通过对比分析不同侧风角度下的气动特性，总结了油罐车在侧风状态下的气动性能特点，为进一步提高油罐车的安全性提供了重要参考。
某商用客车整车风阻系数CFD仿真分析
Ｗ ｉｎｄ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｃｏｆｅｃｉｅｎｔ ＣＦＤ ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ ａｎａｌｙａｉｓ ｏｆ ｓｏｍ ｅ ｃｏｍｍ ｅｒｃｉａｌ ｂｕｓ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｓｉｎｇ ＣＦＤ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｔｏ ｄｏ ａｉｒ ｄｙｎａｍｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓｏｍｅ ｃｏｍｍｅｒｉｃａｌ ｂｕｓ，ｔｈｒｏｕｇｈ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｎｕｍ ｅｒｉｅａ１ ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｂｕｓ ｂｏｄｙ ｏｕｔｅｒ ｆｌｏｗ ｆｉｅｌｄ，ｒｅｓｅａｒｃｈ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｉｔｓ ｐｎｅｕｍａｔｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ａｎｄ ｏｕｔｅｒ ｔｈｒｅｅ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ，ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｉｔｓ ｗｉｎｄ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｃｏｆｆｅｃｉｅｎｔ，ｐｒｏｖｉｄｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｅｖｉｄｅｎｃｅ ｏｆ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎ． ｎｅｗ ｐｒｏｄｕｃｔ ｄｅｖｅｌｏｐｅｎｔ ａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｉｒ ｄｙｎａｍ ｉｃ，ＣＦＤ，ｗｉｎｄ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｃｏｆｅｃｉｅｎｔ，ｃｏｍｍ ｅｒｃｉａｌ ｖｅｈｉｃｌｅ，ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ
＿ ７． ／Ｏｕ Ｏｕ ＼ ，、
－ ｐｕ ｕｊ＝１．ｔｔ ｌ ＋ Ｊ— ｋｔ３
模 型的任务就是给出计算湍流粘性系数 的方 法。根据建立模型所需要 的微分方程的数 目，可以分 为零 方程 模型 （代数 方程 模型 ），单 方程 模 型和 双方 程 模 型 。
第二类是抛弃了湍流输运系数 的概念 ，直接建立 湍 流应 力和其 它二 阶关 联量 的输 运方 程 。
第 三类是 大涡模 拟 。前两类 是 以湍 流 的统 计结 构 为基 础 ，对 所有 涡旋 进行 统计 平均 。大涡模 拟 把 湍流 分 成大 尺度湍 流 和小尺 度湍 流 ，通 过 求解 三维 经 过修
轿车的外流场CFD模拟与气动特性分析（可编辑）
轿车的外流场CFD模拟与气动特性分析学校代号:学号:密级:公开兰州理工大学硕士学位论文轿车的外流场模拟与气动特性分析堂僮由遣厶筵刍型连这昱垣丝刍壁驱鏊圭盘麴援埴差皇僮狃电王猩堂暄童些刍整奎牺王程诠窒握童旦期三生垒旦旦迨窒筌鲎旦塑至三生鱼旦墨旦筌燮委基金圭度??一..●,兰州理工大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
吼洲三年‘月彳日作者签名:罚叛乱学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。
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本学位论文属于、保密口,在年解密后适用本授权书。
,、不保密≤请在以上相应方框内打“√”矿枣畚三作者签名:移期期多年年日日导师签名: ‘/弓岁今夕勿论盯吖/硕士学位论文目录摘要??.插表索引一插图索引?第章绪论.课题研究背景及意义?...课题研究背景..课题研究意义...汽车空气动力特性对经济性的影响?. .国内外研究现状综述?...国内外汽车空气动力学发展现状..国内外汽车流场数值模拟的发展现状?.本文研究内容?.第章汽车空气动力学基础理论??...空气的基本物理属性?...空气的密度..空气的粘度..空气的压缩性.流体与流动的基本特性..理想流体与粘性流体..牛顿流体与非牛顿流体?..可压流体与不可压流体?..定常流与非定常流..层流与湍流.流体力学中的基本方程...连续性方程..伯努利方程.汽车车身扰流与气动理论..气动力与气动力矩??....气动阻力...气动升力及纵倾力矩?...车身表面的压力分布一.本章小结第章汽车外流场数值模拟理论基础..汽车外流场数值模拟特点?..轿车的外流场模拟与气动特性分析.汽车外流场数值模拟的难点...空气的两种近似法?...基本控制方程?..质量守恒方程连续性方程?....动量守恒方程?..能量守恒方程?..数值计算方法?..常用数值计算方法??....有限体积法??...有限体积法的常见离散格式?. ..的求解方法.常用湍流模型....单方程.模型?.. 模型....大涡模拟??..本章小结??..第章外流场数值模拟..几何模型的建立??...计算区域的确定??一.网格的划分?....网格策略....计算网格的生成..边界条件的设定??...求解器的选择....基于压力的求解器??...基于密度的求解器??..湍流模型选取....模型?.. 模型..雷诺应力模型..大涡模拟模型..收敛性判定?...本章小结??..第章模拟结果与分析..原始模型外流场分析?.轿车车身前部结构的气动特性分析..车头后倾角对车身气动特性影响的分析??.硕士学位论文..挡风玻璃与发动机罩的倾斜角对车身气动特性影响的分析..轿车车身尾部结构的气动特性分析....后风窗斜角对整车气动特性影响的分析??....轿车车身尾部上翘角的气动特性分析..轿车离地间隙的气动特性分析??...国产某型家用轿车的气动造型优化设计?...本章小结第章总结与展望??..全文总结.展望?..参考文献?致谢??..附录攻读硕士研究生期间发表的论文??.硕士学位论文摘要汽车空气动力学是研究空气与汽车相对运动时的现象和作用的一门科学。
汽车空气阻力和散热性能的仿真及优化
汽车空气阻力和散热性能的仿真及优化章林凤【摘要】基于先进成熟设计理论,以降低汽车空气阻力和提高散热性能为目标,应用PowerFLOW软件,采用基于数字仿真分析结果与相关基本实验测试结果相结合的方法建立了仿真模型.结果表明,优化方法可以有效减少卡车空气阻力及提高散热性能.【期刊名称】《汽车科技》【年(卷),期】2013(000)001【总页数】6页(P31-36)【关键词】仿真及优化;发动机散热性能;燃油消耗;空气阻力;几何模型;冷却模块【作者】章林凤【作者单位】北汽福田汽车股份有限公司集团产品规划本部,北京102206【正文语种】中文【中图分类】U464.138+.2在当今中国汽车市场，消费需求不断升级，国家的排放法规政策也越来越严格，对于整车在价格、性能、可靠性、舒适性、燃油经济性、加速性、售后服务的及时性、低使用成本等方面的要求越来越高。
空气阻力［1］是影响燃油消耗主要因素之一，所以最大限度地减小整车空气阻力是降低油耗的有效方法，降低油耗的同时也能减少排放并降低使用成本。
但这会降低散热系统冷却空气流速，即影响整车散热性能，整车将无法满足在高温环境下的作业。
本文介绍的国内某自主品牌卡车开发项目，在产品实车性能测试阶段，发现整车油耗及散热系统水温偏高，难以形成产品竞争力。
最后通过仿真分析，对整车驾驶室顶部导流罩和发动机舱的形状进行优化设计，减少了空气阻力，同时大大降低整车散热系统的水温，提高了产品竞争力。
本文中采用的PowerFLOW分析软件是多年以来汽车行业中空气动力学的标准工具［2-4］，拥有全面的、成熟的热分析能力，其发动机散热性能的仿真精度在以往的成功案列已被证实［5-7］。
1 仿真数学模型流体仿真使用格子玻尔兹曼方程（LBE）算法进行。
这种方法在文献［8，9］中有大量详细描述，这里作简要的概述。
从动力学理论出发，玻尔兹曼方程描述了一种代表性的颗粒以及它们如何演变为流体。
玻尔兹曼方程可以写成下列形式，见式（1）：式中：f为速度的概率分布函数；θ为碰撞算子。
微型客车气动阻力性能研究及优化设计
微型客车气动阻力性能研究及优化设计近年来，交通工具的研发与改进一直是各个领域的热门话题。
其中，气动阻力是一个非常重要的问题，尤其是对于微型客车。
本文将介绍微型客车气动阻力性能研究以及优化设计的相关内容。
首先，什么是气动阻力？其实，气动阻力就是指车辆在行驶过程中，由于车辆表面与空气之间的相互作用，从而传递到车辆上的阻力。
对于微型客车，气动阻力不仅会影响车辆的动力性能，而且还会影响燃料消耗，因此，对气动阻力的研究和优化设计显得尤为重要。
微型客车气动阻力研究面临的挑战在于，其尺寸较小，具有高速行驶的特点，往往造成强烈的气动干扰和涡街的复杂流动现象。
为此，研究者需要利用先进的数值模拟和试验手段，深入探究微型客车气动阻力特性。
在设计微型客车时，可以通过优化车身形状、降低车身重量和减少空气阻力等方法来降低气动阻力。
其中，车身形状是影响气动阻力最为重要的因素之一。
在设计车身时，可以采用一些流线型的设计，比如对车身进行修长或倾斜的设计，以减少车身形状对空气流动的干扰。
此外，增加进气量，使用有效的导流板等设计也可以有效的降低气动阻力。
除了优化车身形状之外，还可以通过降低车身重量的方式来减少气动阻力。
减少车重可以减少车和空气流动之间的相互作用，降低气动阻力。
此外，还可以通过降低车底的改进、使用耐热透气材料等方式来减少车身重量。
最后，减少空气阻力也是一种有效的降低气动阻力的方法。
在实际车辆行驶中，往往会有一些气体漏损的现象，而这种漏损不仅会影响车辆空气动力性能，而且还会影响车辆的燃油消耗。
因此，在设计时可以通过加强车辆密封性、优化气体流动等方式来减少空气阻力。
综上所述，微型客车气动阻力性能的研究和优化设计是非常重要的。
通过采用先进的数值模拟和试验手段，深入研究微型客车气动阻力特性，采用有效的降低气动阻力的方法，可以显著的提高车辆的动力性能和燃油消耗效率。
除了以上提及的优化车身形状、降低车身重量和减少空气阻力等方法之外，在优化微型客车气动阻力性能上，还有其他一些值得探究和尝试的途径。
某轿车气动特性的CFD分析及优化
从 图 ４对称 面压力 云 图可 以看 出 ， 车头 缘角 、 挡风玻 璃 以及行 李 箱盖 后缘 等 压线 比较密 集 ， 味着 较 意
大 的压强梯 度 ， 而正压 区压强 梯度大 意 味着 该 区域平均 压强大 和流 动能量损 失大 ； 而在负 压 区压 强梯 度大 则 意 味着该 区域平 均压 强低 和流动 能量损 失大 ， 两者相 互作用 的结果 就是气 动阻 力大．
文 章 编 号 ：０ ０ ５ １ （ ０ ２ ０ ０ ６０ １ ０ — ８ １ ２ １ ） ２０ ５ — ６
某轿 车气 动特 性 的 Ｃ Ｄ分 析及 优 化 Ｆ
张 怀 华 ， 江 磊 ， 建 成 容 郭
（． 南 长 丰 汽 车 沙发 有 限责 任 公 司 ， 南 永 州 １湖 湖 ４ ５ ０ ； ． 汽 大 众 汽 车有 限公 司 ， ２１１ ２一 吉林 长 春 １０ １ ； ３ ０ １ ４０８） １０ ２ ３ 湖 南 大 学 汽 车 车 身 先 进 设 计 制 造 国 家重 点 实 验 室 ， 南 长 沙 ． 湖
中 图 法 分 类 号 ： ６ ． Ｕ４ １ １ 文献标 识码 ： Ａ
０ 引 言
随着现 代汽 车工业 和高速 公路 的发展 ， 全球 汽车每 年 的产 销量 和保有 量不断 增加 ， 汽车产 业 巨大 的能
源需求 ， 给石 油资 源带来 越来 越大 的压力． 而汽 车的燃 油 消耗 与其 空气 动力 学性 能 ， 别是 气 动阻 力 有很 特 大 的联系． 究 表 明， 研 当车速 达到 ８ ｍ／ ０ｋ ｈ时 ， 气动 阻力 与滚 动 阻力 几 乎 相等 ； 当车速 为 １０ｋ ｈ时 ， ５ ｍ／ 气
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]。
轿车气动特性数值模拟与分析
轿车气动特性数值模拟与分析
高伟;赵钟平
【期刊名称】《农业装备与车辆工程》
【年(卷),期】2014(52)7
【摘要】利用CATIA软件建立轿车车身的三维模型,在ANSYS Workbench软件中建立其有限元模型,在FLUENT软件中,采用Realizable k-ε湍流模型,对轿车车身外流场进行数值模拟,并根据数值模拟的结果对该款车的空气动力学特性进行分析.在此基础上对该车尾部添加扰流板,并对扰流板与地面的夹角进行优化.仿真结果表明,当扰流板与地面的夹角为15.2°时产生了负升力,同时添加扰流板后,减弱了该车尾部的涡流,即降低了空气阻力,从而获得较好的空气动力学特性.
【总页数】6页(P17-22)
【作者】高伟;赵钟平
【作者单位】442002 湖北省十堰市湖北汽车工业学院汽车工程学院;442002 湖北省十堰市湖北汽车工业学院汽车工程学院
【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.侧风对轿车气动特性影响的数值模拟研究 [J], 王夫亮;傅立敏
4.轿车会车时气动特性的数值模拟 [J], 张英朝;李杰;李玉虎;胡兴军;傅立敏
5.后扰流板对轿车气动性能影响的数值模拟分析 [J], 孟妍妮;戚宇欣
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典型角度对汽车气动阻力特性影响的仿真分析
文章编号 ： １ ０ ０ ６—９ ３ ４ ８ （ ２ ０ １ ３ ） １ ０—０ １ ８ ４— ０ ５
计
算
机
仿
真
２ ０ １ ３ 年１ ０ 月
典 型 角度 对汽 车气 动 阻力特 性 影 响 的仿 真分 析
王 佳， 杨志刚， 朱 晖
（ 同 济 大 学上 海 地 面 交 通 工 具 风洞 中心 ， 上海 ２ ０ １ ８ ０ ４ ）
ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｄ ｂ ｙ ｔ ｈ ｅ ｆ ｏ ｕ ｒ ｎｇ ａ ｌ ｅ ｓ ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｗ ｅ ｒ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｄ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｓ ａ ｍ ｅ ｔ ｉ ｍ ｅ ．Ｔ ｈ ｅ ｎ ， ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｇ ｒ ｅ ｅ ｏ ｆ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ｅ ａ ｃ ｈ ａ ｎ ｌ ｇ ｅ ｏ ｎ ｄ ｒ ａ ｇ Ｃ Ｏ —
ＡＢＳ ＴＲＡＣＴ ： Ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ｔ ｙ ｐ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｎ ｇ ｅ ｌ ｓ ｓ ｕ ｃ ｈ ａ ｓ ｉ ｎ ｃ ｌ ｉ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｒｏ ｆ ｎ ｔ —ｗｉ ｎ ｄ ｓ ｈ ｉ ｅ ｌ ｄ，ｈ ｏ ｏ ｄ，ｂ ａ ｃ ｋ—ｗ ｉ ｎ ｄ ｓ ｈ ｉ ｅ ｌ ｄ ａ ｎ ｄ ｄ ｉ ｆ ｆ ｕ ｓ ｅ ｒ ａ ｎ ｇ ｌ ｅ ｏ ｎ ａ ｕ ｔ ｏ ｍｏ ｔ ｉ ｖ ｅ ａ ｅ ｒ ｏ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｄ ｒ ａ ｇ ｗａ ｓ ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｅ ｄ ｂ ｙ ｃ ｏ ｍｐ ｕ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｆ ｌ ｕ ｉ ｄ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｓ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｄ ＭＩ ＲＡ ｍｏ ｄ ｅ １ ．
关键 词 ： 典型角度； 计算流体力学 ； 仿 真分 析 ； 正交试验 ； 气 动 阻力 中 图分 类号 ： Ｔ Ｐ ３ ９ １ ． ９ 文 ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｅｆ ｆｅ ｃ ｔ ｏ ｆ Ｔｙ ｐ ｉ ｃ ａ ｌ Ａｎ ｇ ｅ ｌ ｓ
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。
某轿车气动性能试验与仿真分析研究
某轿车气动性能试验与仿真分析研究裴建杰;刘鹏【摘要】试验研究了车辆在侧风、机舱风阻、地面效应、轮胎转动等情况影响下的车辆空气动力学性能,测量了车身表面压力系数、风阻系数、侧向力系数及升力系数；通过计算机流体动力学(CFD)仿真与试验相关性研究,总结出了影响CFD分析精度的主要因素.【期刊名称】《汽车工程学报》【年(卷),期】2012(002)001【总页数】6页(P66-71)【关键词】空气动力学;风阻系数;表面压力系数;相关性【作者】裴建杰;刘鹏【作者单位】河北省机械科学研究设计院,河北,石家庄050051;长城汽车股份有限公司技术中心河北省汽车工程技术研究中心,河北,保定071000【正文语种】中文【中图分类】U467.1+3汽车低速行驶时，只考虑汽车所受地面阻力就足够了，汽车所受的气动力常常可以忽略；当车速在100 km/h时，发动机80%的动力用来克服气动阻力，整车空气动力学性能提高10%，油耗就会降低4%～5%；当汽车高速会车或有侧向风影响时，由于高速气流的侧向气动力作用，汽车将会出现操纵稳定性问题，甚至有可能出现严重的交通事故，所以研究车辆的气动性能对提高车辆的动力性、燃油经济性及操控性具有重要意义[1-2]。
1 空气动力学试验研究世界汽车工业发达国家(如美国、日本、德国等)都十分重视汽车空气动力学理论和试验的研究。
风洞试验历来是进行汽车空气动力学研究最传统、最有效的方法。
据统计，为获得良好的气动外形，国外每款大批生产的轿车都需经过1 000 h以上的风洞试验[3]。
根据SAE J1594标准的定义，汽车风洞气动天平的测力中心在汽车模型4轮着地点组成的矩形中心，6个力(矩)分量的正方向如图1所示，气动力系数的定义见表1。
其中D为阻力、S为侧向力、L为升力、PM为俯仰力矩、YM为偏航力矩、RM 为滚转力矩、WB为轴距。
图1 汽车空气动力学坐标系统表1 气动力系数定义注：表1 中A为汽车的沿X轴的正投影面积，q∞为动压。
ABC阻力参数汽车仿真
ABC阻力参数汽车仿真汽车的阻力是汽车行驶时所产生的空气阻力、滚动阻力和坡阻力的综合作用。
这些阻力对汽车行驶速度和燃油消耗有着重要影响，因此，在汽车设计和性能优化过程中，对其阻力参数进行准确的估计和仿真分析是非常关键的。
1.空气阻力空气阻力是汽车行驶时所产生的主要阻力之一，也是最难以准确估计的一个。
空气阻力的大小与汽车的形态、车身面积、流场性质以及车辆行驶速度有关。
为了估计空气阻力，可以使用CFD仿真方法对车辆周围的流场进行数值模拟。
在模拟中，需要考虑汽车运动状态、空气动力学参数和车辆几何形状等因素。
2.滚动阻力滚动阻力是汽车行驶时轮胎与地面之间的接触阻力。
它包括轮胎变形带来的弹性回复力、轮胎与地面之间的摩擦力以及轮胎滚动时因摩擦而产生的热耗散等。
滚动阻力与轮胎的性能参数、地面的摩擦系数以及车辆的重量有关。
在CFD仿真中，可以通过建立轮胎与地面之间的接触模型，来计算和估计滚动阻力的大小。
3.坡阻力坡阻力是汽车行驶时由于克服重力所产生的阻力。
它与车辆质量、坡度的大小、车辆爬坡的速度以及重力加速度等相关。
在仿真中，可以通过引入坡度参数和重力加速度，来计算和估计坡阻力的大小。
除了以上三种主要的阻力参数，还有一些次要的阻力需要考虑，比如辐射阻力、转向阻力以及行驶过程中液体的粘性阻力等。
这些阻力参数的大小和影响因素与具体的车辆和行驶条件有关，在进行仿真和分析时需要进行实际情况的准确估计。
在进行汽车的阻力参数仿真时，可以利用计算机辅助工程软件，比如ANSYS、FLUENT等进行数值模拟。
通过建立相应的模型和边界条件，进行参数的设定和计算，得到车辆在不同速度下的阻力大小和阻力系数。
通过分析仿真结果，可以了解阻力参数对汽车性能的影响，并进行进一步的优化和设计。
总之，汽车的阻力参数对行驶速度和燃油消耗有着直接影响，因此在汽车设计和性能优化中，准确估计和仿真分析阻力参数是非常重要的。
通过利用现代计算机辅助工程软件进行数值模拟，可以实现对汽车阻力参数的准确估计，并为汽车设计和性能优化提供重要参考。
汽车碰撞模拟仿真分析在车辆车身气动性能设计中的应用
汽车碰撞模拟仿真分析在车辆车身气动性能设计中的应用随着汽车工业的不断发展，汽车碰撞安全和车身气动性能设计变得至关重要。
而在这一过程中，汽车碰撞模拟仿真分析技术成为了不可或缺的工具。
本文将探讨汽车碰撞模拟仿真在车辆车身气动性能设计中的应用，并讨论其优势和挑战。
一、介绍汽车碰撞模拟仿真分析是一种基于计算机模型的技术，通过对汽车碰撞过程的模拟和分析，预测车辆在碰撞事故中的表现。
这项技术通过模拟车辆在不同碰撞情景下的变形和受力情况，为车辆的结构设计提供了重要的指导。
二、碰撞安全设计汽车碰撞安全是当今汽车工业的核心要求之一。
通过碰撞模拟仿真分析，工程师可以在车辆设计的早期阶段发现和解决潜在的结构弱点。
这样的分析可以大大减少实际碰撞测试的数量和成本，提高车辆的安全性能。
在碰撞安全设计中，模拟仿真软件能够预测车辆在不同碰撞模式下的变形情况，包括车身结构的受力情况以及关键零部件的破坏情况。
基于这些预测结果，工程师可以优化车辆的结构设计，增加车身的刚度和抗冲击能力。
同时，还可以针对不同的碰撞模式进行优化，以提供最佳的保护性能。
三、车身气动性能设计除了碰撞安全，车身气动性能也是车辆设计中不可忽视的因素之一。
良好的气动性能不仅可以提高车辆的燃油经济性，还可以增加稳定性和操控性能。
通过碰撞模拟仿真分析，工程师可以优化车身外形，减少风阻和气动噪声，提高车辆在高速行驶中的性能。
在车身气动性能设计中，模拟仿真软件可以模拟车辆在不同速度、不同方向风的作用下的流场分布和阻力情况。
通过这些仿真结果，工程师可以评估不同设计方案的气动性能，并对车辆外形进行优化。
这种仿真分析方法可以大大减少试验试错的成本和时间，提高车辆设计的效率和准确性。
四、优势和挑战汽车碰撞模拟仿真分析在车辆车身气动性能设计中的应用具有以下优势：1. 减少实际碰撞测试的数量和成本：模拟仿真软件可以提前预测车辆在碰撞事故中的表现，从而减少实际试验的数量和成本。
2. 提高设计效率和准确性：通过模拟分析，工程师可以在早期阶段发现和解决设计问题，提高设计效率和准确性。
轿车乘员舱内气流对气动阻力影响的数值模拟
轿车乘员舱内气流对气动阻力影响的数值模拟
王东;王艳松
【期刊名称】《计算机辅助工程》
【年(卷),期】2014(23)1
【摘要】为揭示轿车侧窗开启程度和乘员舱内布置对气动阻力的影响规律,建立1:1阶背式英国汽车研究协会(Motor Industry Research Association,MIRA)标准模型；基于FLUENT,在30 m/s风速下采用可实现κ-ε湍流模型对不同侧窗开度的模型进行三维稳态数值模拟,得到气动阻力因数随侧窗开启程度的增大而增大的变化趋势.在侧窗全开时,改变舱内布置,得到气动阻力因数随假人个数的变化规律；对比不同情况下模型的流场分布发现,当考虑乘员舱内气流时,气动阻力的大小不仅与进气量有关,而且受舱内流场分布的影响.
【总页数】5页(P7-11)
【作者】王东;王艳松
【作者单位】同济大学汽车学院,上海201804;同济大学汽车学院,上海201804【正文语种】中文
【中图分类】U461.1;TB115.1
【相关文献】
1.考虑太阳辐射的轿车客舱内气流组织数值模拟 [J], 熊可嘉;张万平
2.轿车乘员舱内供热负荷计算及影响因素分析 [J], 杜兴慧;刘伟军;傅允准
3.救生舱内气流组织改进及温度均匀性的数值模拟 [J], 谢湘;郝小礼;陈晓;王海桥
4.基于PMV-PPD与空气龄的轿车乘员舱内热舒适性分析与改进 [J],
5.装甲输送车乘员舱内三维空气流动与传热的数值计算 [J], 刘西侠;毕小平;赵以贤因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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图７发动机罩倾角变化下汽车前部压力 图５前风窗倾角变化下汽车前部压力云图
在传统汽车的设计中，由于发动机一般都为前置，因此 仅从空气动力学的角度看，前风窗倾角应该是越小越 好，但是过小的前风窗倾角会影响到驾驶员的视野范围，因 此在实际汽车车身外形设计时必须综合考虑气动特性与乘 驾性能的要求。 ５．２发动机罩倾角 通过改变１３，使其从００变化到１６０来研究发动机罩倾角 对气动阻力的影响。从图６的气动阻力系数随发动机罩倾 角变化的影响曲线中可以看出，随着１３的增大，阻力系数随 之有明显的降低趋势。 图７是随着发动机罩倾角变化的汽车前部压力云图。 发动机罩倾角的设计必须考虑到发动机尺寸，较大的发动机 罩倾角可能会影响发动机的布置归Ｊ。但是对于电动汽车而 言，由于没有发动机，因此为了降低气动阻力，在不影响外观 美学的前提下，发动机罩倾角的设计能有更大的余地和 空间。 ５．３后风窗倾角 从图８的阻力系数随后风窗倾角变化曲线中可以清晰 的看出，在ｙ＜３２。时，气动阻力系数ｃ。随着ｙ的增大而显著 增大；在ｙ＝３２。时，Ｃｄ达到最大值；在＇，＞３２。时，ｃｄ随着ｙ 的增大而减小，但是减小的幅度不大，并最终趋向于一个不
—ａ—ｕｉ：０ （１）
以准确计算前后压差阻力，所有模型网格数量均在１３００万
左右。图２给出了流场区域的纵向对称面网格。
功量万栏：
图２流场区域的纵向对称面网格示意图
ｉ２一纛＋瓦Ｉｐ孤ｉ—ｕ’一’』Ｊ＋≮ ｐ詈协警＝一詈＋毒（ｐ Ｏ孤ｕ４－ｉｔ—Ｐ瓦）氆
ｐｉ＋ｐｔ
湍流动能ｋ方程：
（２）４．２边界条件的设定 所有计算模型均被放置在一个１４倍车长×１０倍车宽×
万方数据
车气动外形设计特别是电动汽车提供理论依据和参考。 ２流场控制方程
汽车周围的流场是个定常、不可压缩、三维粘性流场。 理论上表达流体运动规律的方程是Ｎ—ｓ方程，但是由于其 直接求解存在很大的难度，因此工程上广泛采用雷诺时均方 程，为使方程封闭本文采用Ｒｅａｌｉｚａｂｌｅ ｋ一￡模型Ｈ１。用ＣＦＤ 上的仿真原理正是借助于商业软件的现有程序迭代求解雷 诺时均方程。 连续性方程：
一１ ８６— 万方数据变值０ ３ NhomakorabeaＯ ３ ｌ
Ｏ ０ ０ Ｏ ０ ０ ，ｆＪ爨懈ｒｆ莲 ０ ０ Ｏ Ｏ Ｏ ０
，． ，．，－ ，－ ．１－ ‘，．
９ ９ｒ、４ ９１ ８８ ８５ ８２ ７９ ７６ ７３ ７０ ６７ ６４ ：Ｏ：５ ３０ ３５４０４５ ５０ ５５ ６０ ６５ ７０ ７５ ８０ ８５ ９０ ９５ １ 一－辍垛弋崮
４．１网格的划分 基于前期进行过的有关汽车气动阻力ＣＦＤ仿真网格无 关性的研究Ⅲ，本文采用由六面体、四面体以及三棱柱与金 字塔组成的非结构化混合网格‘８｜，并在整车周围加密网格，
窗倾角变化曲线中可以看出，气动阻力系数随着前风窗倾角 的增大而增大。但是当ｄ降低到３０。以下时，气动阻力系数
Ｃ。便没有明显的变化，稳定在０．２８６５左右。
在汽车的发动机罩前缘处，随着发动机罩倾角的增大，负压
区域减小且压力升高，可见由于汽车前部对气流的阻挡面积 减小，使得气流能够更顺利的沿着发动机罩向后流动，分离 现象得到减弱，气流速度增大。而“死水区”的面积没有明显 的变化，但是区域内的高压在减小。这都导致了汽车前部压 力逐渐降低，前后压差减小，阻力系数随之有明显的减小。
能有很大的影响，因此如何设计良好的汽车外形从而减小气 动阻力是汽车整车开发过程中非常重要的环节之一。尤其 是对于电动汽车，由于其与传统汽车结构存在较大的区别，
完全可以对车身外形进行改变，达到使汽车的气动阻力降到
很小。 对于传统汽车，前风窗倾角、发动机罩倾角、后风窗倾角
基金项目：面向中美清洁能源合作的电动汽车前沿技术研究 （２０１０ＤＦＡ７２７６０—４０５） 收稿日期：２０１２—１２一１１修回日期：２０１３－０１一０２ －－－－——１ ８４－－－－——
的气动阻力均有明显的减小或增大的趋势，发动机罩倾角对气动阻力的影响最大，尾部上翘角影响次之，随后是后风窗倾 角，影响最小的是前风窗倾角。
关键词：典型角度；计算流体力学；仿真分析；正交试验；气动阻力 中图分类号：ＴＩＢ９１．９ 文献标识码：Ｂ
Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｔｙｐｉｃａｌ Ａｎｇｅｌｓ
一】８５— 万方数据
０．２９１７ ０．２９１１ ０．２９０５ ０．２８９９ Ｊ ０．２８９３
７
０．３０８２ ０．３０５２ Ｏ－３０２２ Ｏ．２９９２
薰０．２８８７
三０．２８８１
４ ０．２８７５ ０．２８６９ Ｏ．２８６３ ０．２８５７ ：４二８ ３二３６ ４０ ４４ ４８ ５２ ５６ ６０ ６４
藿０＿２９６２
０ ３ ０ ３ Ｏ ２ Ｏ ２ ｌ
Ｏ２
Ｏ
２
Ｏ２ ０２
科董；ｌ鬟嗡；耋暮ｉ謇｜Ⅸ哪踟叭§耋
ｏ ２ ４ ６
８
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１２
１４
１６
１８
２０
尾部上翘角ｏ／ｏ
后风窗倾角１／。
图１０
阻力系数随尾部上翘角变化曲线
图８阻力系数随后风窗倾角变化曲线
流从汽车底部流过，底部的气流速度加快，从而使得底部静
压减小，车身上下压差减小，从而降低了汽车的升力，由此带
第３０卷第１０期 文章编号：１００６—９３４８（２０１３）１０—０１８４—０５
计算机仿真
２０１３年１０月
典型角度对汽车气动阻力特性影响的仿真分析
王佳，杨志刚，朱晖
（同济大学上海地面交通工具风洞中心，上海２０１８０４） 摘要：研究汽车外形的前风窗倾角、发动机罩倾角、后风窗倾角以及尾部上翘角等典型角度对气动阻力特性影响的问题。为
ａｎｇｅｌｓ
ｓｕｃｈ
ａｓ
ｉｎｃｌｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｒｏｎｔ—ｗｉｎｄｓｈｉｅｌｄ，ｈｏｏｄ，ｂａｃｋ—ｗｉｎｄｓｈｉｅｌｄ
ａｎｇｌｅ
ｏｎ
ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃ ｄｒａｇ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ ｆｌｕｉｄ ｄｙｎａｍｉｃｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅｄ ＭＩＲＡ ｍｏｄｅｌ．
５仿真结果分析
图３是汽车四个典型角度的示意图。前风窗倾角ｑ：前
风窗下缘固定，与水平面夹角；发动机罩倾角Ｂ：发动机罩上 端固定，与水平面夹角；后风窗倾角１：后风窗上缘固定，与
水平面夹角；尾部上翘角０：底部下端固定，与水平面夹角。
图１阶背式ＭＩＲＡ结构 图３典型角度示意图 ４
ＣＦＤ仿真
５．１前风窗倾角 ａ的变化范围是２５。～６０。。从图４的阻力系数随前风
ｏ Ｏ．２９３２ ４ ０．２９０２ Ｏ．２８７２ Ｏ．２８４２ ０．２８１２ Ｏ ： ４ ６ ８ １０ １二１４ １６ １８
发动饥罩倾弁】Ｂ／
前风窗倾角ｄ，ｏ
图４阻力系数随前风窗倾角变化曲线
图６阻力系数随发动机罩倾角变化曲线
图５为前风窗倾角变化下的汽车前部压力云图。气流 沿着发动机罩向后流动，遇到前风窗的阻挡后，会在前风窗 玻璃的前缘产生气流分离，从而形成高压“死水区”，而后气 流又在前风窗玻璃的上缘重新附着。随着前风窗倾角的逐 渐增大，该“死水区”面积逐渐增大，从而使前部压力有显著 增加，阻力系数随之而变大。
Ｆｌｕｉｄ
Ｄｙｎａｍｉｃｓ（ＣＦＤ）；Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
Ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃ ｄ１嘴
以及尾部上翘角是汽车车身外形的典型角度，其对汽车气动
１
引言
汽车的气动阻力对汽车的燃油经济性、操纵稳定性等性
阻力特性都有很大的影响…。傅立敏等人曾开展过这方面 的个别角度的风洞试验研究旧Ｊ，叶辉等人曾对尾部上翘角对 汽车的气动特性影响开展过数值仿真的研究¨ｏ，但是现有的 研究采集的数据点都不够多，而且都没有考虑四个角度同时 改变给气动阻力带来的综合影响，因此亦没能得出各个角度 对气动阻力影响程度大小的结论。 本文利用计算流体动力学（ＣＦＤ）软件，在保证足够多的 数据点的情况下，分别针对上述四个典型角度对汽车气动特 性的影响，在ＣＦＤ中进行仿真，并通过设计正交试验的方法 探讨四个典型角度同时改变带来的汽车气动阻力的综合影 响，得出了各个角度对气动阻力影响的主次关系，从而为汽
ｄｒａｇ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ
ｏｎ
ａｎｇｌｅｓ
ｗｈｉｃｈ ｗｅｒｅ
ｃｈａｎｇｅｄ
ａｔ
ｔｈｅ
ｓａｎｌｅ
ｔｉｍｅ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｅａｃｈ ｄｒａｇ ｉｓ ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ
ｏｎ ｏｒ
ａｎｇｌｅ
ｄｒａｇ
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ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｗａｓ
ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ
ａｎｇｌｅ
ａｎｄ ｂａｃｋ—
ｗｉｎｄｓｈｉｅｌｄ ｉｎｃｌｉｎａｔｉｏｎ ｗｈｉｌｅ ｆｒｏｎｔ—ｗｉｎｄｓｈｉｅｌｄ ｉｎｃｌｉｎａｔｉｏｎ ｈａｓ ｔｈｅｌｅａｓｔ ｉｍｐａｃｔ
ｉｔ． Ａｎａｌｙｓｉｓ；Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ；