汽车空气动力学仿真
系统仿真方法及其在汽车设计中的应用
系统仿真方法及其在汽车设计中的应用随着现代工业技术的逐渐发展，汽车设计成为一个复杂而庞大的系统。
为了更好地了解和掌握汽车系统的特点和运行方式，设计师们采用了一系列的系统仿真方法，以辅助设计、测试、分析和优化汽车系统的性能。
系统仿真是通过计算机模拟实现现实系统的运行过程，从而获得重要的数据和信息，以供设计师进行优化和改进。
在汽车设计中，系统仿真广泛应用于各个领域，包括车身结构、车辆动力学、空气动力学、车辆控制等方面。
下面将从这几个方面来介绍系统仿真及其在汽车设计中的应用。
1. 车身结构仿真车身结构是汽车设计的重要组成部分，其质量、安全性和刚度对车辆的性能有着直接的影响。
在车身结构仿真中，设计师们通过建立虚拟模型，分析车身结构的刚度、强度、疲劳等性能。
同时，也可使用材料仿真分析软件，如ABAQUS、ANSYS等软件，来确定合适的材料选择、结构设计和生产工艺。
通过车身结构仿真，设计师们可以在数字化设计阶段就对设计方案进行评估，逐步优化车身结构的性能。
同时，也可以有效降低设计成本和减少试错时间，提高生产效率和汽车质量。
2. 车辆动力学仿真车辆动力学仿真是模拟汽车行驶过程的一种方法。
它可以帮助设计师们更好地了解车辆的操控性能、稳定性和驾驶舒适度等方面的表现。
通过车辆动力学仿真，设计师们可以预测车辆在不同路况、加速和制动情况下的状态，以优化车辆的设计方案。
车辆动力学仿真可以利用专用软件，如GT-Power、Visual-Motorcycle、CarSIM等，根据车辆动力学原理和实测数据，建立数学模型，进行仿真分析。
3. 空气动力学仿真空气动力学仿真是为了优化车身外形，以减少气流阻力，提高车辆运行效率。
在空气动力学仿真中，设计师们根据车辆的外形、驾驶速度等因素，建立数学模型，模拟车辆在运行过程中的气流分布情况。
通过空气动力学仿真，设计师们可以预测车辆在不同驾驶速度和风速下的气流阻力和风噪声。
通过对气流阻力和风噪声的分析，设计师们可以对车辆的外形进行优化设计，从而实现更低的气流阻力。
汽车动力学仿真基础PPT课件
1.3、系统-三要素
实体 属性 活动
研究系统，就是研究系统状 态的变化，即研究系统的动 态特性和运动规律.
性能状态
系统状态
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1.4、系统-分类
描述特性
连续系统：微分方程，差分方程 离散事件系统：逻辑条件，流程图
可以用有限个变量描
物数理学参结性述数的构质物系系体统统和的(，用运称质动为心定线 集)集描中述常性 中和和 参时非 数变线 和性 分布参需时数考(物虑体刚的体扭内转部，运场动)
是系统的本质特征的数学表达式，即用数学公式来 描述所研究的系统的某一方面的规律
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静态模型 :一般形式是代数方程、逻辑工表程达动力关学系式。
系统动力学
动态模型 :
确定性模型
集中参数 :常微分、状态
方程
热传导
连续
分布参数 :偏微分方程
系统
动
随机模型
计算机采样系统
态
模
离散
型
系统
时间离散 采样控制系统：差分、离散状例-工厂经济管理系统
原料
采购部门
制造车间
装配车间
运输车间
成品
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1.3、系统-特点
➢
系统是实体的集合
➢
组成系统的实体具有一定的属性。属性指组成
系统的每一个实体所具有的全部有效特征（如
状态和参数等）。
➢
系统处于活动之中。活动是指实体随时间推移
而发生的属性变化。
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• 多体动力学模型：需要建模者给定各部件的详细特征、运动学约束和系统的拓扑结构， 然后由相应软件工具如：基于Kane 方法的SD/FAST，AUTOSIM，SYMBA；基于 Euler方法的SD/FAST，AUTOSIM，NASTRAN，SIMPACK；基于Lagrange 方法的 ADAMS，DADS，MEDYNA，MADYMD 等自动建立运动学方程。多体模型包含部 件较多，有些参数难以从试验中测量得到，因而不能从整体上保证系统的准确性；另外， 复杂的模型在计算机上求解时花费时间较长，而且一旦模型出错，很难准确查找。
汽车动力学仿真方法(第七讲)
重庆汽车学院
CHONGQING INSTITUTE OF TECHNOLOGY
4.1.2 车辆控制系统设计的发展概况 ①控制系统传统开发流程
客户要求 文字描述 系统规划
客户要求
系 统 集 成
硬件设计
手工代码
软件设计
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②现代控制系统的V型开发模式
第三步 Ø利用RTW及dSPACE提供的RTI自动生成代码并下载；
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第四步 Ø利用RTW及dSPACE提供的RTI自动生成代码并下载；
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第二步 Ø保留需要下载到 dSPACE中的模块； Ø用硬件接口关系代替 原来的逻辑连接关系； Ø对I/O进行配置； Ø设定软硬件中断优先 级；
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单移线仿真—车身侧倾位移与车身侧向加速度的关系
汽车空气动力学仿真概要
汽车空气动力学仿真 Vehicle Aerodynamics Simulation 张扬军 Zhang Yang-Jun 清华大学汽车工程系应用空气动力学组汽车安全与节能国家重点实验室 Applied Aerodynamics Group, Dept of Auto Eng., Tsinghua Univ. State Key Lab of Automotive Safety and EnergyVehicle Aerodynamics Simulation 汽车空气动力学仿真 1 2 3 4 5 6 汽车空气动力学概述汽车空气动力学仿真特点汽车空气动力学仿真难点汽车空气动力学仿真平台仿真平台(VASS应用总结与展望 1 2 3 4 5 6 Introduction to Road Vehicle Aerodynamics Some Salient Features of Road Vehicle Flow Simulation Main Difficulties of Road Vehicle Flow Simulation Vehicle Aerodynamics Simulation System (VASS VASS Applications Conclusions and Open Features1 汽车空气动力学概述 1.1 空气动力学对汽车性能的影响 1.2 汽车空气动力学性能 1.3 汽车空气动力学特点 1.4 空气动力学研究方法 Introduction to Vehicle Aerodynamics 1.1 1.2 1.3 1.4 Vehicle Attributes Affected by Aerodynamics Vehicle Aerodynamics Characteristics Peculiarities of Road Vehicle Aerodynamics Methods for Vehicle Aerodynamic1.1 空气动力学对汽车性能的影响 Vehicle Attributes Affected by Aerodynamics 动力性经济性舒适性安全性美观性 Maximum speed & Acceleration Fuel Economy Comfort Safety Visibility1.2 汽车空气动力学性能 Vehicle Aerodynamics Characteristics 气动力气动力矩油耗、操纵稳定性流场结构流动机理、气动噪声、雨水流动、尘土堆积aerodynamic force and moment coefficients fuel economy, handling stability flow structure flow mechanism, aerodynamic noise, rain water, dust accumulating1.2 汽车空气动力学性能 Vehicle Aerodynamics Characteristics 冷却散热器、发动机、制动器和差速器冷却通风与换气进出风口位置、风量、风速及风路，除结雾性能 cooling radiator, engine, brake, and differential cooling ventilation & air-exchange properly locate openings for air inlets and outlets, air flow rate, velocity, air flow path, defrosting, etc.1.2 汽车空气动力学性能 Vehicle Aerodynamics Characteristics 空气动力分量阻力升力侧向力侧倾力矩横摆力矩纵倾力矩相关的动力性能油耗、最高车速、加速行驶稳定性抗侧风能力(侧移抗侧风能力(侧移抗侧风稳定性行驶稳定性力力矩 air force components air drag air forces lift side force rolling moment yawing moment pitching moment performance fuel economy, top speed, acceleration direction stability crosswind crosswind crosswind direction stability moment1.3 汽车空气动力学特点 Vehicle Aerodynamics peculiarities 研究空间有限目标多元化无法量化比较流动复杂many details primarily determined by “other th an aerodynamic” arguments the objectives of aerodynamics differing widely difficult to be quantified for weighing the relative importance complex flow1.3 汽车空气动力学特点 Vehicle Aerodynamics peculiarities 研究空间有限车身设计主要由机械工程学、人体工程学和美学等决定，外形和车内空气动力学设计优化的研究与应用均仅能在有限的机动空间中进行 many details primarily determined by “other than aerodynamic” arguments With the race car being the only exception, the shape of a road vehicle is not primarily determined by the need to generate specific aerodynamic effects--as, for instance, an airplane is designed to produce lift1.3 汽车空气动力学特点 Vehicle Aerodynamics peculiarities 无法量化比较汽车空气动力学优化设计与控制研究需考虑艺术、时尚和喜好。
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。
汽车仿真知识点总结
汽车仿真知识点总结一、汽车仿真的概念汽车仿真是指利用计算机技术对汽车的动力学、热力学、结构强度、流体力学、声学等特性进行数值计算和模拟，以评估汽车的性能和可靠性，并优化汽车的设计。
汽车仿真技术可分为车辆动力学仿真、车辆碰撞仿真、车辆热管理仿真、车辆空气动力学仿真等多个领域。
通过汽车仿真技术，可以更真实地模拟汽车在各种工况下的行驶和工作状态，加快产品设计和优化的速度，提高研发效率。
二、汽车仿真的应用领域汽车仿真技术在汽车工业中有着广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 汽车设计与开发：通过汽车仿真技术，可以对汽车的动力系统、传动系统、悬挂系统、车身结构等进行建模、分析和优化，确保汽车在各种工况下的性能和可靠性。
2. 碰撞安全性评估：通过碰撞仿真，可以模拟汽车在各种碰撞情况下的受力和变形情况，评估汽车结构的安全性，并优化车身设计，提高碰撞安全性。
3. 发动机燃烧仿真：通过发动机仿真技术，可以对发动机的燃烧过程、燃烧效率、排放性能等进行分析和优化，提高发动机的工作效率和环保性能。
4. 空气动力学优化：通过空气动力学仿真，可以对汽车外形、车身尺寸、车身细节等进行优化，降低风阻系数，提高汽车的空气动力学性能。
5. 热管理系统仿真：通过热管理仿真，可以对汽车的散热系统、冷却系统、空调系统等进行分析和优化，确保汽车在各种气候条件下的热管理性能。
三、汽车仿真的常用软件目前，汽车仿真领域有很多专业的仿真软件，常用的软件包括：ADAMS、CARSIM、RECDOYN、MATLAB、SIMULINK、GT-SUITE、ANSYS、FLUENT等。
这些软件在汽车动力学仿真、碰撞仿真、热管理仿真、空气动力学仿真等方面都具有优秀的性能和实用性。
不同的软件在不同的仿真领域有着各自的优势和适用性。
ADAMS是一款集成了多体动力学、刚体动力学和柔性体动力学的仿真软件，可用于汽车的动力学仿真和悬挂系统优化。
CARSIM是一款用于汽车动力学仿真和车辆控制系统仿真的软件，可用于汽车的悬挂系统、转向系统、制动系统等的建模和设计。
流体力学在汽车车身设计中的应用研究
流体力学在汽车车身设计中的应用研究引言：流体力学是研究液体和气体运动规律的科学，它在汽车工程领域具有重要的应用价值。
在汽车车身设计中，流体力学可以帮助优化空气动力学性能，提高车辆的稳定性和燃油经济性。
本文将从空气阻力降低、气流分离控制和风噪优化三个方面介绍流体力学在汽车车身设计中的应用研究。
一、空气阻力降低空气阻力是影响汽车行驶性能和燃油经济性的重要因素。
通过流体力学的研究和分析，可以对车身外形进行优化，以降低空气阻力。
1.空气动力学仿真模拟：利用计算流体力学（CFD）软件对汽车车身进行数值仿真，模拟车辆在不同速度下的气流状态。
通过调整车身外形的曲线和倾斜角度等参数，优化空气流动路径，减小空气的湍流和分离现象，从而降低空气阻力。
2.气动附件优化：在汽车车身上加装气动附件，如风扰器、侧裙板、尾翼等，可以改变空气流动的方向和速度分布，减小气流分离和湍流现象，降低阻力。
此外，还可以利用可调节的气动附件，根据行驶速度和路况来调整气流的流向和强度，进一步优化空气动力学性能。
3.底部护板设计：底部护板是位于车辆底部的平整面板，通过调整其形状和倾斜角度，可以减小车辆下方的负压区域，降低阻力。
此外，合理设置底部护板的通风口，可以有效减小胎噪和风噪的产生。
二、气流分离控制气流分离是指气流在汽车车身表面分离成湍流或脱离车身造成气动阻力的现象。
通过流体力学的研究，可以控制和减少气流分离，提高汽车车身的气动稳定性和操控性能。
1.设计凸起和凹陷：在车身表面增加凸起和凹陷的设计，可以改变气流分离的位置和程度。
通过合理设置凸起和凹陷的位置、形状和数量，可以引导气流沿着车身表面流动，减少湍流和分离现象。
2.利用风洞实验：通过在风洞中对汽车车身进行实际测试，观察和测量气流的流线和压力分布情况。
根据实验结果，对车身进行优化调整，以改善气流分离问题。
3.控制尾部气流：尾部气流是影响汽车后部空气动力学性能的重要因素。
通过设计后扰流板、尾灯造型和尾部下压力装置等，可以控制尾部气流的流向和速度，减小尾部阻力，提高车辆稳定性。
24.汽车空气动力学仿真
6 参考文献
[1] 王福军编 《计算流体动力学分析》清华大学出版社 [2] STAR-CCM+ 帮助文档
图 4 计算域的建立
的生成边界层及边界层的厚度、数目。使用 STAR-CCM+中 Trimmed 网格形式，共生成网格 8，051，
431 个，节点 9，741，977。
为有效监测冷却系统空气流量，需分别监测冷 凝器、散热器和风扇的上游迎风面和下游迎风面。 通过 Internal Interface 实现冷却系统体网格和 车体体网格的耦合。冷却系统体网格生成根据实际 情况选择不同网格大小和边界层厚度、数目。使用 STAR-CCM+中 Trimmed 网格形式，共生成网格。
图 9 车身速度等值面分布
对于中网设计，观察机舱剖面速度分布（图 10 所 示），发现有部分对冷却系统散热基本无影响的气流流 经，增大空气阻力。红圈标出。同时，观察前部视图， 中网两侧也有部分对冷却系统散热基本无影响的气流流 经。应在不阻挡冷却系统有效散热面的前提下，对中网 进行必要的密封。
4 设计改进及实验对比
4设计改进及实验对比从上述分析中可以看出后视镜尾翼设计及中网底盘的密封对空气阻力产生较大影响故将中网进行必要的密封并将尾翼的走势更改为贴近整车流线走势如图11计算结果如下表所示图10机舱剖面速度分布2009年cdajchina中国用户论文集图11尾翼更改表1实验对比油泥仿真油泥实验误差更改前仿真更改前实验误差更改后仿真更改后实验误差am2206218217421742174223cd0272028442303650346521034703285475结论由于测量冷却系统值的试验存在误差且建模过程中本身无法精确表示车身结构故造成空气动力学仿真与试验存在5左右的误差
高速列车空气动力学的数值仿真方法及分析
高速列车空气动力学的数值仿真方法及分析高速列车在现代交通领域中扮演着重要的角色，而为了提升高速列车的速度和安全性能，空气动力学的研究变得尤为重要。
这个专门研究飞机、车辆和船只等运动体在空气中的运动规律、空气动力学特性及其影响的学科。
在高速列车的研究与设计中，数值仿真方法是必不可少的一环。
一、高速列车空气动力学模型高速列车空气动力学模型是指将高速列车的空气动力学问题抽象成为数学模型进行分析与计算。
这个模型通常包括流场方程、边界条件、初始条件等内容。
高速列车空气动力学模型的建立需要采取合理的假设和建模方法。
多数情况下，对于复杂的运动系统，难以通过解析的方式求解，因此需要采用数值方法。
最常用的数值方法是CFD（计算流体动力学）方法。
二、数值仿真方法数值仿真方法是在计算机上通过离散化连续问题得到近似解的方法。
对于高速列车航空动力学数值仿真，主要分为以下几个步骤：1.建立数学模型建立高速列车空气动力学模型时，需要确定模型的基本假设条件，建立数学模型。
数学模型通常是基于流动的守恒方程进行的，包括“质量守恒方程”、“动量守恒方程”、“能量守恒方程”等。
2.离散化在数值仿真中，原本连续的物理问题需要离散化以便计算机求解。
离散化涉及到空间离散和时间离散。
空间离散时需要将要求解的空间域分为许多离散的小体积，时间离散时则需要将求解的时间域分为许多小时间段。
3.求解数值解在数学模型得到离散化的表达后，需要求解数值解。
因为计算机计算时采用的是数值方法，因此众多未知数需要通过近似解进行求解。
常用的数值方法包括有限体积方法、有限差分方法、有限元方法等。
三、数值仿真方法的应用高速列车航空动力学数值仿真方法在实践中的应用不仅可以用来预测车身运动、风阻和气动力，还可以用来改进车身外形、增强稳定性和提高高速列车的性能。
1.升降阻力研究高速列车在高速运行时受到的空气阻力会使其在牵引力和牵引功率方面面临很大的压力。
因此，研究高速列车的升降阻力对于提高列车性能和降低能耗是非常重要的。
汽车空气动力学课件
1.2 空气动力学基本理论
1.2.3 流体的基本方程
连续性方程：
1.2 空气动力学基本理论
伯努利方程：
1.2 空气动力学基本理论
1.2.4 边界层及其分离现象
雷诺数=惯性力/粘性力 当雷诺数极低时 ，惯性力影响可以忽略，粘 性力支配整个流场，此时阻力系数值较大； 当在中等雷诺数时 ，层流边界层形成，并 在流经物体后部脱体分离，此时阻力系数值变化不大； 当雷诺数较大时 ，在流动分离之前的边界层， 流动已经转化成湍流； 当雷诺数很大时 ，阻力系数则是个常数，与 Re无关。
图1.13 湖南大学2004年提出的类菱形概念车造型
2 车2.1 2.2 2.3 2.4 空气动力学数值计算的一般方法 车头基本尺寸对车身外流场影 简单类车体外流场的数值模拟 车头外形的车身外流场数值模拟
2.1 空气动力学数值计算的一般方法
CFD(Computational Fluid Dynamics)是以理论流体力学和计 算数学为基础，把描述空气运动的连续介质数学模型离散成 大型代数方程组，建立可在计算机上求解的算法。 描述汽车流场的流体动力学基本方程组为三维不可压缩不定 常N-S方程组（Navier–Stokes），对其可用线性或非线性方 法进行求解。 数字仿真中的线性方法主要有涡格法和面元法；非线性方法 包括Euler法、雷诺平均N-S方程组法（RANS）、大涡模型 LES（Large Eddy Simulation）、和直接数值模拟DNS法等。
建立几何结构，生成计算网格（节点数 196059）
图2.1 参考车辆及基础模型尺寸示意图
图2.2 流场空间布置及网格划分
2.3 简单类车体外流场的数值模拟
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。
汽车空气动力学原理及其在设计中的应用
汽车空气动力学原理及其在设计中的应用汽车空气动力学是研究汽车在运动过程中与空气之间相互作用的科学。
它涉及到车辆的流体力学、气动设计、空气阻力等方面的知识。
本文将介绍汽车空气动力学的基本原理，并探讨其在汽车设计中的应用。
一、汽车空气动力学的基本原理1. 空气阻力在汽车行驶的过程中，车辆与周围空气之间会产生阻力。
这种阻力随着车速的增加而增大，称为空气阻力。
空气阻力是影响汽车速度和燃油经济性的重要因素。
2. 升力和下压力除了空气阻力，汽车在行驶中还会产生升力和下压力。
升力使得车辆产生抬升的趋势，会影响行车的稳定性。
而下压力则会将车辆压低，增加接触地面的力量，提高操控性和行驶稳定性。
3. 尾流和气流分离车辆在行驶中，空气会沿着车辆表面形成尾流。
尾流的合理设计能够减小空气阻力，并且对后续车辆的性能也有影响。
此外，当车辆速度较高时，空气可能会在车身某些区域分离，导致气动失稳的现象。
二、汽车空气动力学在设计中的应用1. 外形设计汽车的外形设计直接影响空气动力学性能。
合理的外形设计可以降低空气阻力，提高燃油经济性，同时保持较低的风噪和振动。
通过采用流线型车身设计、减小车辆的投影面积和边缘曲率，可以降低空气阻力系数。
2. 风洞试验风洞试验是研究汽车空气动力学性能的重要手段。
通过在风洞中模拟车辆行驶的环境，可以测量空气动力学参数（如空气阻力、升力、下压力等）以及流场分布情况。
这些数据可以用于优化车辆设计，提高行驶稳定性和能效。
3. 尾流管理尾流对后续车辆的影响不容忽视。
通过设计后部扩散器、尾翼等装置，可以减小尾流对后车的阻力影响，提高行车安全性和经济性。
4. 空气动力学仿真借助计算流体力学（CFD）技术，可以进行空气动力学仿真，预测车辆在各种工况下的气动性能。
这种方法可以快速获取车辆的空气动力学特性，辅助设计优化，减少试验成本和时间。
5. 轮胎气动学车辆行驶时，轮胎与路面之间的气流也会对车辆性能产生影响。
通过优化轮胎的花纹和刚度，可以减小轮胎气动噪声，提高车辆的操控性和舒适性。
fluent仿真案例
fluent仿真案例Fluent仿真案例。
在工程领域，仿真技术是一种非常重要的工具，它可以帮助工程师们更好地理解和分析复杂的现象，提供设计方案并进行优化。
而Fluent作为一种流体仿真软件，在各种流体力学问题的求解中发挥着重要作用。
本文将以一个具体的仿真案例来介绍Fluent在工程实践中的应用。
我们选取了一个常见的案例，即空气动力学中的汽车空气动力学仿真。
在汽车设计中，空气动力学性能是一个非常重要的指标，它直接影响着汽车的燃油效率、稳定性和行驶性能。
因此，通过Fluent软件进行汽车空气动力学仿真，可以帮助工程师们优化汽车外形设计，提高汽车的整体性能。
首先，我们需要建立汽车的三维模型，并对其进行网格划分。
在进行网格划分时，需要根据具体的仿真要求，对流场进行合理的划分，以保证仿真结果的准确性和稳定性。
接下来，我们需要设置流体的边界条件，例如汽车的速度、气流的温度和湍流模型等。
这些边界条件将直接影响到仿真结果，因此需要仔细地进行设置和调整。
在进行仿真计算时，Fluent软件会通过求解流体动力学方程来模拟汽车周围的气流场。
通过对流场的分析，我们可以得到汽车的阻力系数、升力系数以及压力分布等重要参数。
这些参数可以帮助工程师们更好地理解汽车周围的气流情况，进而进行汽车外形的优化设计。
同时，通过对流场的仿真计算，还可以得到汽车的空气动力学性能，如气动阻力、升力和侧向力等，为汽车的性能评估提供重要依据。
除了汽车空气动力学仿真外，Fluent软件还可以应用于多个领域的流体仿真，如航空航天、能源、环境工程等。
通过对流体的仿真分析，可以帮助工程师们更好地理解和优化设计方案，提高工程项目的效率和可靠性。
综上所述，Fluent作为一种流体仿真软件，在工程实践中发挥着重要作用。
通过对流场的仿真计算，可以帮助工程师们更好地理解和分析复杂的流体现象，为工程设计提供重要依据。
相信随着仿真技术的不断发展和完善，Fluent软件在工程领域的应用将会更加广泛，为工程实践带来更多的创新和突破。
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。
《乘用车空气动力学仿真技术规范》编制说明
《乘用车空气动力学仿真技术规范》编制说明一、工作简况1.1任务来源《乘用车空气动力学仿真技术规范》团体标准是山中国汽车工程学会批准立项。
文件号中汽学函【2017】133号，任务号为2017-6。
本标准由中国汽车工程学会汽车空气动力学分会提出，重庆长安汽车股份有限公司、上海汽车集团股份有限公司技术中心、一汽-大众汽车有限公司、中国汽车工程研究院股份有限公司、江铃汽车股份有限公司、清华大学、吉林大学等单位起草。
1.2编制背景与目标在低碳、环保理念日趋深入人心的今天，汽车行业传统的节能、减排方法已经显得力不从心，以追求低风阻造型的汽车空气动力学正扮演着越来越重要的角色。
在汽车风洞数量相对较少的中国，提高汽车空气动力学仿真技术水平以更大限度的取代风洞试验显得尤为重要。
在全国汽车空气动力学相关行业联合和全面统筹的基础上，建立一个完整的、开放的汽车空气动力学仿真技术标准体系平台，U的是使应用汽车空气动力学仿真技术的研发企业、科研院所有统一的标准，以最低的时间成本、最佳的仿真方法获得最精确的仿真结果，最大限度的满足汽车新产品开发的需求，规范行业发展和提升工程产品质量，这对扩大行业影响力，提升质量管理水平，充分发挥汽车空气动力学在工程中的作用是非常重要的。
本技术规范对我国推进汽车空气动力学技术的发展具有重要意义。
1.3主要工作过程2017年9月8日，标准研制小组提交《乘用车空气动力学仿真技术规范》标准立项申请书，牵头单位长安汽车股份有限公司完成立项申请汇报；2017年11月，学会下达任务书；2018年1-5月，讨论确定大纲以及各单位分工，各单位按照分工完成约75%的标准研制内容，标准组内多次电话会议讨论、修改、确定；2018年6月15日，在上海召开标准中期考核会议，牵头单位长安汽车股份有限公司进行标准研制过程及进展介绍，标准专家组审议标准（中期考核稿）提出修改建议；2018年6月-8月，标准组根据专家意见修改标准（中期考核稿），标准组内多次电话会议讨论、修改、确定；2018年9月7日，在上海召开标准（草稿）审查会议，牵头单位长安汽车股份有限公司针对中期考核意见的修改处理悄况进行汇报,标准专家组审议标准（草稿）, 确定本标准的“1+3”逐条评审专家：杨志刚、孙少云、黄祚华、郭祥麟；2018年9月-10月，“1+3”评审专家完成标准逐条审查工作，标准研制组按照专家修改意见完成标准内容修改；2018年11月15 0,形成标准（征求意见稿）并公开征求意见，标准研制组将根据反馈意见进行修改形成标准（送审稿）。
空气动力学仿真及优化研究
空气动力学仿真及优化研究第一章空气动力学仿真概述空气动力学仿真是指对飞行器或汽车等运动体在空气中受到的气动力学作用进行模拟和计算，通过计算机模拟的方法，探究不同飞行器或汽车在不同条件下的空气动力学特性，为仿真测试提供依据。
仿真计算其实是依据物理方程式，模拟出物体在空气中的运动，具体包括飞行器或汽车受到所处空气状况的气动力以及体型造成的性能等影响。
这些物理参数则能够对设计进行审核分析，检验相关参数在各种工况下的连续性和良好性。
第二章空气动力学仿真优化研究空气动力学仿真优化研究包括优化算法研究和优化理论研究两个方面。
针对个别的空气动力学设计，它的应用可以使得设计工作在较短时间内结束，得到相对有意义的优化结果。
优化算法研究可使得设计过程具有良好的连贯性和稳定性，同时对设计者能够更加直观地感受优化结果。
优化算法种类多样，包括遗传算法、模拟退火等，并且随着计算机计算速度的提升，优化算法的速度和效率愈加高效。
优化理论研究则直接对设计的根本问题进行研究，考虑到优化问题的数学形式本身和求解过程中的物理约束问题。
在此基础上，针对此类问题的解法不是特别实用，但对于更为复杂、更高维度的空气动力学优化问题具有很大的实用价值。
第三章空气动力学仿真优化的应用空气动力学仿真优化的应用主要集中在飞行器、汽车等交通工具领域中。
利用计算机模拟的方式对这些交通工具进行仿真设计，可以寻找出其中的弱点并调整，以取得更好的设计性能。
1. 飞行器在飞行器的应用中，空气动力学仿真优化主要集中在飞行较高速度和特殊空气动力场下的模拟设计。
根据飞行器的外形和运动方式进行仿真模拟，探究各种气动力对飞行器的影响。
此外，还可通过仿真计算，得出飞行器在各种特定状态下乘客舒适航行范围的推进力和重量等基本参数，为提高飞行器安全性、航空发射成功率等方面的研究提供理论和方法。
2. 汽车空气动力学仿真优化在汽车领域的应用也很常用。
通过仿真测试，在给定的气动力下，探究和优化车辆的灵活性、马力等因素，促进汽车品质提升。
基于ANSYS的空气动力学仿真研究
基于ANSYS的空气动力学仿真研究第一章研究背景与意义在现代工程领域中，空气动力学是一个重要的研究方向。
通过模拟与分析气体在运动过程中的力学特性，可以为飞行器设计、汽车流场分析、建筑结构抗风能力评估等问题提供科学依据。
基于ANSYS的空气动力学仿真研究，以其高精度、高效率和多功能性成为目前最广泛使用的仿真工具之一。
本章将介绍研究的背景和意义。
第二章 ANSYS软件平台简介2.1 ANSYS的主要功能ANSYS是一款基于有限元法的通用有限元分析软件，拥有广泛的模拟和分析功能。
ANSYS可以进行结构力学分析、流体包括气动力学和水动力学分析、温度场分析、电磁场分析等多种科学计算仿真。
在空气动力学仿真研究中，ANSYS提供了多种模块，包括Fluent、CFX、Polyflow等，能够模拟不同情况下的气流场、风场和流体力学问题。
2.2 ANSYS的仿真建模过程基于ANSYS进行空气动力学仿真研究的过程主要包括几个关键步骤：前处理、求解和后处理。
前处理阶段主要是定义问题的几何形状、边界条件和模拟方案。
求解阶段通过对实际问题建立数学模型，并进行求解以获得问题的数值解。
后处理阶段对仿真结果进行可视化和分析，并根据需要进一步优化模拟方案。
第三章空气动力学仿真研究案例本章将介绍两个基于ANSYS的空气动力学仿真研究案例，分别为飞机机翼气动力学性能仿真和汽车流场分析。
3.1 飞机机翼气动力学性能仿真飞机机翼的气动力学性能对于飞行器的飞行安全和燃油消耗具有重要影响。
在此案例中，我们选择了一架常见的民用飞机机翼进行仿真。
通过构建飞机机翼的几何模型、定义边界条件和工况，我们可以利用ANSYS的Fluent模块进行机翼的气动力学性能仿真。
通过仿真分析机翼的升力系数、阻力系数等参数，可以评估机翼的气动性能，并为飞行器设计和改进提供指导。
3.2 汽车流场分析汽车在行驶过程中会受到空气的阻力，这对汽车的燃油消耗和行驶稳定性具有重要影响。
空气动力学的计算方法与仿真
空气动力学的计算方法与仿真一、简介空气动力学是研究物体运动时所受到的空气阻力和升力等作用的力学分支。
在航空航天、汽车、火箭等领域都有着重要的应用。
本文将介绍空气动力学的计算方法与仿真技术。
二、空气动力学基础空气动力学在研究物体的飞行、行驶等运动状态时，所关注的主要力量包括阻力、升力、侧向力和推进力。
其中，阻力是运动物体所产生的空气的热量和压力和物体表面产生的摩擦力而引起的反作用力，主要影响物体的速度；而升力则是物体在飞行状态下所产生的垂直向上的力，主要影响物体的飞行高度；侧向力则是物体在行驶状态下所产生的垂直于行驶方向的力，主要影响物体的行驶方向和稳定性；而推进力则是物体的推进器所产生的无反作用力，主要影响物体的速度。
三、空气动力学计算方法1、阻力计算方法阻力的计算是空气动力学计算的重要部分之一，一般可以采用两种方法进行计算，即实验方法和理论方法。
实验方法是通过模型试验的方式来测定空气动力学参数，利用一些试验数据来进行相应的计算。
这种方法有着计算结果准确度高的优点，但需要大量的实验数据和设备支持，同时成本也比较高。
理论方法则是通过数学模型和计算方法来进行计算，不需要进行实验，可以节省时间和成本，但相对计算结果的准确度可能会有一定的误差。
2、升力计算方法升力的计算是针对物体在飞行状态下所产生的垂直向上的力，需要对其进行相应的计算。
升力的计算一般采用理论分析、计算流体力学和试飞方法等方法。
其中，计算流体力学是一种模拟流体运动的数学方法，可以较精确地模拟空气动力学的各种参数，并对其进行相应的计算。
3、侧向力与推进力计算方法侧向力与推进力的计算方法类似于阻力和升力的计算方法，也是通过理论分析和计算流体力学等方法进行计算。
四、空气动力学仿真技术空气动力学仿真技术是一种基于计算机模拟的技术，可以模拟不同条件下物体在空气中的运动状态，并通过结果进行分析和优化。
空气动力学仿真技术一般采用计算机辅助设计和仿真软件进行实现。
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汽车空气动力学仿真Vehicle Aerodynamics Simulation张扬军Zhang Yang-Jun清华大学汽车工程系应用空气动力学组 汽车安全与节能国家重点实验室Applied Aerodynamics Group, Dept of Auto Eng., Tsinghua Univ. State Key Lab of Automotive Safety and EnergyVehicle Aerodynamics Simulation汽车空气动力学仿真1 2 3 4 5 6汽车空气动力学概述 汽车空气动力学仿真特点 汽车空气动力学仿真难点 汽车空气动力学仿真平台 仿真平台(VASS)应用 总结与展望1 2 3 4 5 6Introduction to Road Vehicle Aerodynamics Some Salient Features of Road Vehicle Flow Simulation Main Difficulties of Road Vehicle Flow Simulation Vehicle Aerodynamics Simulation System (VASS) VASS Applications Conclusions and Open Features1 汽车空气动力学概述1.1 空气动力学对汽车性能的影响 1.2 汽车空气动力学性能 1.3 汽车空气动力学特点 1.4 空气动力学研究方法Introduction to Vehicle Aerodynamics1.1 1.2 1.3 1.4Vehicle Attributes Affected by Aerodynamics Vehicle Aerodynamics Characteristics Peculiarities of Road Vehicle Aerodynamics Methods for Vehicle Aerodynamic1.1 空气动力学对汽车性能的影响Vehicle Attributes Affected by Aerodynamics动力性 经济性 舒适性 安全性 美观性Maximum speed & Acceleration Fuel Economy Comfort Safety Visibility1.2 汽车空气动力学性能Vehicle Aerodynamics Characteristics气动力气动力矩油耗、操纵稳定性流场结构流动机理、气动噪声、 雨水流动、尘土堆积aerodynamic force and moment coefficients fuel economy, handling stability flow structure flow mechanism, aerodynamic noise, rain water, dust accumulating1.2 汽车空气动力学性能Vehicle Aerodynamics Characteristics冷却散热器、发动机、制动器 和差速器冷却通风与换气进出风口位置、风量、风 速及风路，除结雾性能cooling radiator, engine, brake, and differential cooling ventilation & air-exchange properly locate openings for air inlets and outlets, air flow rate, velocity, air flow path, defrosting, etc.1.2 汽车空气动力学性能Vehicle Aerodynamics Characteristics空气动力分量 阻力 升力 侧向力 侧倾力矩 横摆力矩 纵倾力矩 相关的动力性能 油耗、最高车速、加速 行驶稳定性 抗侧风能力(侧移) 抗侧风能力(侧移) 抗侧风稳定性 行驶稳定性力 力矩air force components air drag air forces lift side force rolling moment yawing moment pitching momentperformance fuel economy, top speed, acceleration direction stability crosswind crosswind crosswind direction stabilitymoment1.3 汽车空气动力学特点 Vehicle Aerodynamics peculiarities研究空间有限 目标多元化 无法量化比较 流动复杂many details primarily determined by “other than aerodynamic” arguments the objectives of aerodynamics differing widely difficult to be quantified for weighing the relative importance complex flow1.3 汽车空气动力学特点Vehicle Aerodynamics peculiarities研究空间有限车身设计主要由机械工程学、人体工程学和美学 等决定，外形和车内空气动力学设计优化的研究 与应用均仅能在有限的机动空间中进行many details primarily determined by “other than aerodynamic” arguments With the race car being the only exception, the shape of a road vehicle is not primarily determined by the need to generate specific aerodynamic effects--as, for instance, an airplane is designed to produce lift1.3 汽车空气动力学特点Vehicle Aerodynamics peculiarities无法量化比较汽车空气动力学优化设计与控制研究需 考虑艺术、时尚和喜好。
而艺术、时尚 和喜好与气动性能的重要性是无法具体 量化比较的。
difficult to be quantified for weighing the relative importance While the process of weighing the relative importance of a set of needs from various disciplines is generally comparable to that in other branches of applied fluid mechanics, the situation in vehicle aerodynamics is unique in that an additional category of arguments has to be taken into account: art, fashion, and taste. In contrast to technical and economic factors, these additional arguments are subjective in nature and cannot be quantified.1.3 汽车空气动力学特点Vehicle Aerodynamics peculiarities目标多元化共同目标 不同目标 低阻力 负升力 通风与空调 气动噪声 侧风敏感性 赛车、高速车 轿车、公共汽车 轿车、公共汽车 轿车、厢式车the objectives of aerodynamics differing widely desirable for all road vehicle: low drag different requirements: negative lift race cars, high speed cars ventilation & air cond. cars, buses crosswind sensitivity cars, vans low wind noise cars, buses1.3 汽车空气动力学特点Vehicle Aerodynamics peculiarities几何结构复杂流动复杂粘性 湍流 强三维性 非定常 旋涡分离内外流相互作用 热交换 地面效应complex geometry external flow and internal flow interaction heat exchange ground effect Viscosity turbulence strong 3D effects unsteady vortex & flow separation1.4 空气动力学研究方法Methods for Vehicle Aerodynamics风洞试验堵塞效应 地面效应 投资大 周期长 内部流动困难数值仿真发展迅速 应用广泛 新途径wind-tunnel testing: blockage ground proximity effect high cost cost time difficulties for internal flow CFD, numerical simulation developed quickly widely used new design toolFeatures of Vehicle Aerodynamics Simulation2 汽车空气动力学仿真特点可预先研究 不受条件限制 信息丰富 成本低 周期短used in early design stage nearly no limitations more information low cost saving timeFeatures of Vehicle Aerodynamics Simulation2 汽车空气动力学仿真特点可预先研究性能研究 设计优化 提供依据used in early design stage performance research during the early design period, it can generate information before a testable model even exists. design & optimize aerodynamic design and performance study may be studied iterativelly wide range of design options CFD simulation is well suited to the analysis of a wide range of shape options, etc.设计初期：空气动力学性能预测、分析 与气动设计交叉进行，得最佳气动设计 为汽车造型、空调和通风系统的设计与 布置提供依据。