轿车尾流fluent仿真分析与设计
轿车尾流fluent仿真分析与设计
轿车尾流fluent仿真分析与设计1.1空气动力学在汽车中的应用空气动力学特性是汽车的重要特性之一,它直接影响汽车的动力性、燃油经济性、操纵稳定性、舒适性与安全性。
其中,空气动力学中的空气阻力(风阻)是影响油耗的首要因素,降低风阻系数则是提高汽车燃油经济性的重要途径之一。
汽车空气动力学性能对汽车的安全性、经济性和舒适性具有重要影响。
汽车空气动力学的首要研究任务是通过试验或者数值模拟研究获得汽车行驶时汽车本身所受到的气动力的变化，改善汽车的行驶性能，评价汽车的节能水平。
1.2阶背式轿车与直背式轿车简述阶背式轿车国际上简称L型车，也称为三厢式轿车，具有后备箱。
它通常是中高档轿车的款式，涵盖的车型最多，从夏利三厢、富康988、捷达、奥迪一直到凯迪拉克、劳斯莱斯。
在一般人的眼中，这车型是引擎置在车头，中间省几个座位，四扇车门，车尾有个分隔的行李厢，即三厢式设计。
缺点是扁阔的尾厢放不下较大件的行李，而且乘客在行车时，也照顾不到放在后备厢的东西。
在驾驶方面，由于车身重心是在前方偏中位置，所以有中性转向的特性。
随着生活水平的日益提高, 外出旅行成了人们休闲的新时尚, 直背式旅行轿车(简称直背式轿车)在人们旅行时起着非常重要的作用, 既能载人又能载物.但缺点是后行李仓空间不足以简化的直背式轿车模型为研究对象。
1.3国内外研究现状当前国内外对汽车外流场的研究已经比较深入，已经有大量的相关文献发表，北航的康宁、李光辉教授借助商用计算流体力学软件STAR-CD,利用移动边界条件进行三维数值模拟,计算加装行李架前后的轿车在不同车速下的车身气动阻力系数和升力系数,并通过与试验结果的对比,验证数值计算结果的正确性。
计算结果表明,不同剖面形状的行李架对直背式轿车外流场有不同程度的影响.研究结果为合理选择行李架的剖面形状,改善轿车的气动特性提供了依据。
西华大学杨海波应用国内外广泛采用的合成风的方法模拟侧风作用下的汽车外流场。
根据模拟结果对车身周围流场进行了分析,并根据车身外流场不同位置截面上的速度和压力等物理量的分布与变化情况,定性的分析了轿车受到侧风作用时侧向力和升力发生相应变化的原因,并重点结合GB7258标准,从气动升力入手,对模型车高速行驶时的行驶安全性进行了定量分析。
基于CFD的某汽车外流场数值模拟与分析
基于CFD的某汽车外流场数值模拟与分析雷荣华【摘要】运用流体力学STAR-CCM+分析软件，对某自主品牌车型外流场进行了阻力系数的数值模拟，通过试验和模拟数据的对比，得到了比较合理的结果。
并计算出了压力分布图和声功率图，根据模拟结果提出了一些有利于减小汽车阻力系数，提升汽车性能与乘员舒适性的建议，为汽车外形设计方提供了参考。
%A research on numerical simulation of external flow field of a self-owned brand vehicle was conducted by the use of fluid mechanics analysis software STAR-CCM+, and reasonable results were got by the comparison of trial data and simulated data, the pressure distribution chart and acoustic power chart were calculated as well. Some suggestions were put forward in order to reduce the drag coefficient, improve the performance of the car and comfort of the driver. Results can provide some references in shape design.【期刊名称】《机械研究与应用》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】2页(P24-25)【关键词】STAR-CCM+;数值模拟;外形优化【作者】雷荣华【作者单位】重庆交通大学机电与汽车工程学院，重庆 400074【正文语种】中文【中图分类】TH1220 引言近几十年以来，我国汽车工业飞速发展，汽车诸多性能得到了很大的提高，例如行驶稳定性以及乘员舒适性，同时又随着我国高速公路网的完善与道路质量的提升，使得汽车行驶速度有了提升的前提。
汽车外流场的数值模拟
汽车外流场的数值模拟宁燕，辛喆中国农业大学， 北京 （100083）E-mail ：rn063@摘 要：利用CFD 方法，运用FLUENT 软件对斜背式车型的外流场进行了数值模拟，并对结果进行了处理与分析。
研究了车身周围涡系的三维结构和车身表面分离流的情况，表明由于车身前后的压力差和主流的拖拽作用等，在汽车尾部形成了极其复杂的涡系。
关键词：汽车空气动力学；CFD ；车身外流场；FLUENT1. 引 言汽车空气动力学的研究主要有两种方法[1]：一种是进行风洞实验，另一种是利用计算流体动力学（CFD ）技术进行数值模拟。
传统的汽车空气动力学研究是在风洞中进行实验，存在着费用昂贵、开发周期长等问题。
另外，在风洞实验时，只能在有限个截面和其上有限个点处测得速度、压力和温度值，而不可能获得整车流场中任意点的详细信息。
随着计算机技术和计算流体动力学的发展，汽车外流场的计算机数值仿真由于其具有可再现性、周期短以及低成本等优越性而成为研究汽车空气动力学性能的另一种有效方法。
2. 控制方程和湍流模型汽车外流场一般为定常、等温和不可压缩三维流场，由于外形复杂易引起分离，所以应按湍流处理。
汽车外流场的时均控制方程式[2]如下：3,2,1,=j i ；z x y x x x ===321,,；，：u u =1w u v u ==32,平均连续方程：0=∂∂ii x u 平均动量方程：⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂+∂∂∂∂+∂∂−=∂∂i j j i eff j j j i j x u x u x x p x u u µρ κ方程 ρεκσµµκρκ−+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡∂∂+∂∂=∂∂G x x x u j t jj j )( ε方程 κερκεεσµµερε221)(C G C x x x u j t j j j −+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡∂∂+∂∂=∂∂ -1-其中， ji i j j i t x u x u x u G ∂∂⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂+∂∂=µ εκρµµ2C t = µ为动力粘性系数，t µ为湍流动力粘性系数，它的提出来源于Boussinesq 提出的涡粘假定，是空间坐标函数，取决于流动状态，满足：⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂+∂∂=−i j j i t j i x u x u u u µρ 其中，j i u u ρ−是由于对动量方程式平均化后得到的雷诺应力项。
基于CFD的三种轿车模型外流场仿真及气动性能比较
基于CFD的三种轿车模型外流场仿真及气动性能比较武浩浩【摘要】建立直背式、快背式和折背式轿车的简化模型,导入Fluent前期处理软件GAMBIT,在GAMBIT中建立汽车绕流场的三维物理模型。
用结构化网格对简化的汽车模型外流场划分网格,在计算流体力学软件FLUENT中采用N-S方程及SIMPLE算法求解阻力和力矩。
模拟出相同速度下三种轿车模型的气动压力场和速度场,计算出气动阻力系数、升力系数及阻力矩系数。
并通过车尾空气流态的模拟,对三种车身空气绕流的空气动力特性进行了研究。
通过比较,解释了这三种车身造型与气动力特性,及气动力特性与汽车性能的关系,为轿车车型产出比的决策及汽车造型优化设计提供参考。
【期刊名称】《管理工程师》【年(卷),期】2011(000)004【总页数】4页(P49-51,66)【关键词】轿车模型;压差阻力;CFD【作者】武浩浩【作者单位】中国矿业大学机电工程学院【正文语种】中文【中图分类】U469.11一、引言国际油价的不断飙升和环境对低碳的要求以及国内汽车行业竞争的日益加剧，提高燃油利用率成了汽车制造业越来越重视的问题。
而汽车在高速行驶时燃油利用率的高低，有很大一部分取决于车身造型的空气动力学特性.现代汽车按美国环保署(EPA)城市/高速公路混合循环的平均能耗分解数据显示，汽车驱动轮有效机械能约53%被用来克服风阻，47%用来克服其他阻力。
在风阻中，有85%左右为压差阻力，其余为空气与车身摩擦产生的阻力。
压差阻力中，汽车尾流占至少90%。
另外车身造型的空气动力学特性还会影响汽车的美观和清洁。
因此，通过研究汽车外流场压力分布求得阻力系数，再进行比较得出几种轿车的空气动力特性，可以使用户对轿车的选购趋于理性，也可以为制造商对不同车型的生产提供决策参考。
二、流场控制方程传统的空气动力学实验多以成本高、周期长、设备庞大的风洞实验为主，但是随着计算机技术的发展，设计人员的研究重点逐渐转向计算流体力学(CFD)及其相关应用软件的开发应用。
基于CFD的汽车外流场数值模拟及优化
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。
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。
本人授权兰州理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
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。
FLUENT在汽车工业中的应用
FLUENT在汽车工业中的应用前言Fluent公司是目前世界上最大的计算流体力学（CFD）软件供应商。
在全球众多的CFD软件开发、研究厂商中，Fluent独占了大约40%以上的市场份额。
而汽车领域更是Fluent公司最为重视的行业之一。
几乎全球所有知名的汽车厂家都是FLUENT的用户，例如Chrysler、Ford、GM、Hino、Honda、Jaguar、Mitsubishi、Peugeot、Renault、Toyota、Volvo等。
2000年FLUENT在全球汽车领域的营业额上升了23%，处于绝对的领先地位。
作为专业的CFD软件，FLUENT可用于汽车领域的外流场分析及风阻计算、发动机气缸燃烧模拟、发动机进排气管道模拟、发动机水套换热分析、空调系统气流分析、玻璃除霜模拟、油箱晃动模拟、车盖下部件换热分析、各种油泵、风扇模拟等方面。
一、FLUENT软件介绍FLUENT商用程序可以模拟许多的工程实际问题，包括可压缩、不可压缩流动，牛顿流体、非牛顿流体，单相、多相流动，有旋、无旋流动，惯性坐标系、非惯性坐标系下的流动，有化学反应、无化学反应的流动问题等。
其生成非结构网格的程序把计算复杂几何条件下的流动及传热传质问题变得简单。
同时，软件还提供了许多的湍流模型、壁面处理及燃烧、传热模型，可以针对特定问题进行合理选择。
用户自定义函数还可以改进和完善模型，处理个性化问题以及给出更合理的边界条件。
FLUENT软件主要由前处理、求解器以及后处理3大模块组成。
FLUENT采用自行研发的GAMBIT前处理软件来建立几何形状及生成网格，然后由Fluent进行求解。
GAMBIT具有超强的组合建模能力，可以生成并处理结构化网格或者非结构化网格，主要包括的二维网格有三角形和四边形网格，三维网格有四面体、六面体、楔形和金字塔形网格。
借助功能灵活，完全集成的和易于操作的用户界面，GAMBIT可以大大缩短用户在CFD应用过程中建立几何模型和划分网格所需要的时间。
FLUENT在某轿车外流场中的应用
2009年第9期农业装备与车辆工程doi ：10．3969／j．issn．1673－3142．2009．09．003FLUENT 在某轿车外流场中的应用李萍锋，张翠平，李红渊，武玉维（太原理工大学机械工程学院，山西太原030024）摘要：汽车空气动力学的特性在很大程度影响着汽车的动力性、经济性和操纵稳定性。
利用Pro/E 软件对某轿车进行三维建模，并且利用大型计算流体动力学(CFD)分析软件FLUENT 对轿车的外流场进行数值模拟，同时，对其求得结果进行可视化分析。
该仿真的数据对进一步进行汽车空气动力学分析具有一定的参考价值。
关键词：汽车空气动力学；CFD ；外流场；FLUENT 中图分类号：U461．1文献标识码：A文章编号：1673-3142（2009）09-0010-03Application on FLUENT in the External Flow Field of Some CarLI Ping－feng ，ZHANG Cui－ping ，LI Hong－yuan ，WU Yu－wei（College of Mechanical Engineering ，Taiyuan University of Technology ，Taiyuan 030024，China ）Abstrac t ：Vehicular aerodynamics greatly influence the power performance ，economic efficiency and the operatingperformance of vehicles．In this paper ，three－dimensional model of some car is set up by Pro ／E ，and numerical simulation to its external flow field is processed by the CFD analysis software FLUENT．Meanwhile ，visualized analysis is done on the results．The simulated data could be of some value for further analysis of the automotive aerodynamic properties．Keywords ：vehicular aerodynamics ；CFD ；external flow field ；FLUENT收稿日期：2009－05－21基金项目：重型载重汽车环境指标控制研究（800104／02990005）作者简介：李萍锋（1985－），男，浙江诸暨人，在读硕士，研究方向：汽车现代设计与理论。
Fluent模拟客车流场
毕业论文(论文)大客车气动性能数值研究学院：交通与车辆工程学院专业：热能与动力工程姓名：员 杰学号： 0512108588 指导教师：齐晓霓2009年 6 月摘要随着我国经济的发展，汽车工业在国民经济中的比重越来越大，而汽车空气动力学的的重要性也越来越明显。
传统大客车的造型比较简单，气动性能很差。
本文以金旅118为基本模型，应用Pro/E建模，导入Gambit中划分网格，利用FLUENT软件，采用有限体积法离散控制方程，并利用SIMPLE算法对压力和速度进行耦合计算。
从最简单的长方体开始进行数值模拟计算，首先对长方体的前部进行逐步改造，然后对其尾部进行变化，得到了某一速度下各车体的速度矢量图，压力分布图和车身周围的三维流线图，以模拟客车车体形状对空气阻力系数的影响。
最后得出了汽车尾部形状极大影响汽车的气动特性的结论。
这一研究为进一步优化车型，改善汽车的空气动力学特性提供了有效的依据。
关键词：计算流体力学，客车，数值模拟，空气动力学IAbstractWith the developments of our country’s economy, the automobile industry of China has played a very important part in our country’s economy than before. And the aerodynamic characteristics of the car has become more important than ever. The shape of traditional bus is simple，so arodynamics is not ideal. In this paper, we study according to Jinglv118. The geometric models were built by using Pro/E software, and imported into Gambit. Then the mumerical calculations were performed from the simplest shape-cuboid by using FLUENT software. The RANS Equaions were discretized with the FVM method and the equations of the pressure and velocity were solved with the SIMPLE algorithm in a coupling method. First, the foreside of the cuboid was modified step by step. Second, the afterbody of the cuboid was modified to attain vector plots of velocity field、the pressure diagram and the 3D streamlines of the wake vortex. Finally, we could come to a conclusion that rear configuration greatly change wake patterns and influence the aerodynamics of car.This study is beneficial in optimizing the methods to computational fluid dynamic and improving the aerodynamics of the car.Keywords：CFD, bus, numerical simulation, aerodynamicsII目录目录摘要 (II)ABSTRACT (II)目录 (III)第一章绪论 (1)1.1课题研究的意义 (1)1.2国内外汽车外流场模拟的研究发展状况 (1)1.3研究的主要内容及目的 (4)第二章 CFD和FLUENT介绍 (6)2.1CFD介绍 (6)2.2FLUENT介绍 (8)2.2.1 FLUENT的组成 (8)2.2.2 FLUENT软件优点 (10)2.2.3 用FLUENT程序求解问题的步骤 (10)2.2.4 FLUENT求解方法的选择 (11)第三章大客车的外流场数值模拟 (12)3.1基本假设 (12)3.2外流场的控制方程 (12)3.2.1 基本方程 (12)3.2.2 湍流模型方程 (14)3.2.3 SMPLE算法 (15)3.3计算域的计算 (15)3.4大客车的模型与网格划分 (16)第四章计算模拟结果及其分析 (20)4.1客车在不同速度下的气动特性分析 (20)4.2四种车型模拟结果及其分析 (22)4.2.1 A车型与B车型的压力速度图及分析 (22)4.2.2 A车型与C车型的压力速度图及分析 (26)4.2.3 A车型与D车型的压力速度图及分析 (30)4.2.3 小结 (34)第五章总结与展望 (35)参考文献 (37)致谢 (39)III第一章绪论1.1 课题研究的意义研究表明：汽车车速达到70公里每小时左右时，气动阻力与滚动阻力几乎相等；车速达到150公里每小时左右时，气动阻力成为行驶阻力的主要部分[1]。
虚拟仪器在汽车尾流测量中的应用
图１ 热线测速校准子系统的硬件结构 Ｆｉｇ．１ Ｈａｒｄｗａｒｅ ｓｔ九ｌｃｔｕｒｅ ｏｆ ｈｏｔ－诵ｒｅ∞Ｉｉｂｒａ胁ｎ
ｓｙｓｔｅｍ
热线测速时采用恒温式热线风速计（ＣＴＡ）基 本电路（反馈电路）。当整个系统连接完毕并接 通电源后，惠斯通电桥达到平衡。当气流速度加 大时，热线与周围流体的热交换增加，热线就会变 冷，结果电阻减小。根据前面论述的恒温式热线 风速仪的工作原理，输出电压将增加。反之，输出 电压将减小。输出电压随时间的变化波形通过示 波器显示，而具体数值通过数字万用表显示。同 时，通过Ａ／Ｄ板将此输出电压ｅ模拟信号转换成 数字信号再经数据采集卡读人ＶＩ。系统。另外，皮 托管的压差电信号Ｅ。也同时被采集卡读入ＶＩ系 统。数据的采集完全由虚拟仪器软件控制。 ２．１．２虚拟仪器构成
（４）数据采集和存储的控制。 （５）数据处理。数据处理包括两部分：①初
图４曲线拟合求Ａ，曰，强的子虚拟仪器 ｎｇ．４ Ｕｓｅｒ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｏｆＶＩ ｆｏｒ ｃｕｒｖｅ ６ｔ ｏｆＡ，曰，ｎ
￡∥（ｍ‘ｓ’）
ｎｇ．５
图５指数曲线拟合结果 Ｒｅ轴ｌｔ ｏｆ ｃｕｒｖｅ ｆｉｔ稍ｔｌｌ ｌ【ｉｎｇ§ｌａｗ
据采集的参数设置，与校准系统参数
设置。
７ ＶＩ
风速测量系统的用户界面
ｉｎｔｒｆｈｃｅ ｏｆ ｈｅ ｍｅａｕｒｅｍｅｎｔ ｓｙｓ咖
验环境变量初始化，除了校准系统的
量风洞风速，即测量风洞中试验段前
通过函数可直接转换成风速值。 关系测速试验过程中，热线输出的电压信号 数，确定风速与热线输出电压信号间的对应 ｎ赋制矩阵，系统将这３个系数带人拟合函
基于FLUENT的某微型面包车外流场数值仿真分析
基于FLUENT的某微型面包车外流场数值仿真分析摘要：利用UG对某微型轿车进行三维实体建模，将其导入前处理软件ANSYS ICEM中，建立计算域后网格化。
用CFD 软件FLUENT对汽车模型的外流场进行三维稳态流动数值模拟，得出汽车周围流场的气流速度和压力分布，并通过计算得到了该车的阻力系数，该仿真分析的数据为进行汽车气动特性分析提供基础，可进一步指导汽车的设计开发。
关键字：汽车空气动力学；计算流体动力学；FLUENT；外流场ABSTRACT：The 3D model of a mini car is carried out by UG, and then it is introduced into thepre-processing software ANSYS ICEM to establish the computational domain grid. By using the software of CFD FLUENT is to the automobile model flow field numerical simulation of three-dimensional steady flow, flow velocity and pressure distribution of the flow field around the car, the car and the drag coefficient is obtained by calculating, the simulation data for automobile gas analysis provide the basic dynamic characteristics, design and development can further guide the car.Keywords: Automobile aerodynamics；CFD；FLUENT；Outflow field引言空气动力学特性是汽车的重要特性之一。
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]。
汽车尾流的测量的模拟系统
汽车尾流速度测量的虚拟仪器系统傅立敏胡兴军吉林大学汽车空气动力学研究所[摘要] 汽车尾流结构对汽车空气动力特性具有决定性影响。
为有效地进行汽车尾流速度测量进而搞清汽车尾流结构特性，在热线风速计基础上，针对传统测试仪器的弊端，引入虚拟仪器的概念，通过LabVIEW编程，为汽车风洞开发了尾流速度测量虚拟仪器系统。
使用该系统进行某国产轿车尾流速度测量试验，所得结果与先前进行的试验研究和数值计算结果均保持一致，证明了系统是有效的。
关键词: 热线风速计汽车尾流速度测量虚拟仪器Virtual Instrument System of Measuring Automotive Wake VelocityFu Limin, Hu XingjunInstitute of Automotive Aerodynamics, Jilin University[Abstract] In order to reveal the wake structure’s characteristics effectively, considering shortcomings of traditional test instruments and introducing the concept of virtual instrument, we developed a virtual instrument system based on hot-wire anemometer to measure automotive wake velocity in the automotive wind-tunnel by means of LabVIEW program. With this system we made experiments to gain the wake velocity distribution behind one certain kind of passenger car made in China, and the results are in accordance with those of the numerical simulation and the former research, which validated the virtual system.Key words: hot-wire anemometer automotive wake velocity measurementvirtual system１ 前言随着高速公路的蓬勃发展，汽车车速不断提高，汽车气动阻力对燃油消耗的影响日益凸现出来。
Fluent非稳态计算在轿车空调工况流场仿真的应用
新流体
总第一期
Fluent 非稳态计算在轿车空调工况流场仿真的应用
徐国权 上海泛亚通用汽车技术中心，上海 上海浦东下南路 276 弄 16 号 201 室，邮编 200125
wearessweare@ 摘要：本文根据通用汽车 GMW3037,GMW3040 空调性能试验标准，在环境冷热模拟试验台对国产某 G 型车进行了 试验。并用 Fluent 软件的用户自定义功能，对轿车室内环境非稳态条件下流场进行了仿真与分析，并探讨了其工程 应用性。 关键词： 空调工况，Fluent 软件,用户自定义，流场仿真。
如图 1 与图 2 可以看到随着试验工况的进行，车内空调环境是一个动态变化过程，这主要是由 于车速，风速，空调出风口温度等原因造成的，而且稳态条件下的计算仿真需要达到车内外能量平 衡时刻，这对于复杂的车内环境变化是非常困难的，因而建立合适的非稳态计算模型对于较为真实 的模拟车内动态环境是极为必要的。
位置
车顶 车门 侧窗 前窗 后窗
表 1 GMW3037 各壁面的常壁温边界条件变化/K
50km/h 内 80km/h 内 50km/h 外 80km/h 外 怠速内 110km/h
循环
循环
循环
循环
循环
外循环
305.7
301
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
306
305
311
306
298.7
293
299
298
305
299
320.18
306
4.1.udf 程序段的解释 以 GMW3037 工况，前面板出风口在 50－80km/h 内循环段温度变化为例： 在 VC 软件环境下编写 #include "udf.h" &Fluent 自定义的函数库所调用的头文件 DEFINE_PROFILE(frrightlet_temp, thread, index) &修改边界条件的专用宏 {
基于CFD的某跑车外流场数值模拟
基于CFD的某跑车外流场数值模拟作者：张震李旭崔行振来源：《山东工业技术》2017年第12期摘要：本文以国内某跑车为研究对象，首先使用CATIA三维软件建立跑车的三维模型，然后用GAMBIT软件完成体网格的划分，最后用FLUENT软件完成数值模拟和后处理，并对跑车的空气动力性进行研究。
结果表明，采用局部优化的方法改变跑车的外形参数，可以优化跑车周围的速度场和压力场，降低跑车的风阻系数Cd值和升力系数Cl值。
关键词：跑车车身；Fluent；外流场分析；风阻系数；局部优化DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.12.2560 引言汽车空气动力特性是指在运动过程中与空气的作用力对汽车燃油经济性、操纵稳定性、舒适性等性能有重要影响[1]。
随着计算机技术的发展，计算流体力学（CFD）在汽车空气动力学研究方面的应用也越来越重要，CFD方法具有周期短、成本低，不需实车模型等特点，用此方法分析指导设计，无论在汽车开发还是改进方面，都起到提高产品质量、增强自主开发能力的作用[2]。
在计算精度方面，计算结果已经可以把Cx的误差控制在5%以内。
由于ANSYS，STAR.CD， FLUENT以及CFX等商业软件的大量使用，现在汽车空气动力学解析系统的研究取得了巨大进步[3]。
跑车在高速行驶时为了减少空气阻力和保证整车的稳定性，通常车身成流线型、底盘低矮。
那么，研究跑车的空气动力特性就具有重要的意义。
本文将采用Fluent软件对国内某款跑车进行三维外流场的数值模拟，结合模拟的结果和空气动力学理论对跑车的外形结构进行局部的优化。
1 跑车外流场的控制方程和湍流模型当汽车高速行驶时，流体雷诺数均大于临界雷诺数，其流动应按湍流处理。
目前对于工程流场计算，常采用平均N-S方程对其进行求解[4]。
本文可以用Navier-Stokes方程来描述，在笛卡尔坐标中x，y，z三分量上的动量方程：式中：P为流体微元体所受的压力；Fx、Fy、Fz为微元体中流体受到x、y、z三个方向上的体力。
发动机尾流仿真应用分析
发动机尾流仿真应用分析摘要火箭发动机燃气流动与传热是试验过程中一定要考虑的内容。
目前，大多数火箭发动机依靠将推进剂的化学能转换为动能作为其发射和飞行的动力，伴随推进剂燃烧和燃气流动，喷入环境介质中的高温燃气射流缠身的声、光、力、热等环境效应对地面设备产生烧蚀和冲击，影响火箭发动机试验设施正常工作。
因此，火箭发动机燃气尾流的流动特性就是发动机试验阶段试验系统设计中必须考虑的重要内容。
另一方面，随我国航天技术发展，火箭发动机技术越来越先进，推力量级逐步提高，高温燃气的流量也随之提升，将会对试验台造成更大的冲击烧蚀和辐射，试验台的热防护问题也因此更加突出。
1国外研究现状2007年，NASA斯坦尼斯航天中心报道了CFD技术在发动机羽焰仿真中的应用情况，主要包括以下两方面的工作:（1）计算模型适应的研究采用一台小型气氧甲烷发动机尾焰对仿真计算结果进行验证。
仿真计算中，分别采用了无黏理想气态状态方程模型、湍流理想气体状态方程模型、湍流真实气体状态方程模型，其中湍流模型采用k-ε模型，真实气体模型采用了13组分模型，计算网格数目为6000个。
分别从尾焰马赫盘的位置和尺寸、火焰扩散率以及喷管流动的分离位置、光谱辐射对比仿真结果和试验结果，认为采用带反应的湍流真实气体状态方程模型可以对结果进行较好的预示。
（2）ARES动力系统试验导流槽热环境分析采用CFD技术手段评估B-2试验台是否能够用于战神（ARSV ARES和型号）分级动力系统试验，需要通过CFD仿真解决的主要技术问题有:尾焰冲击导流槽转向对试验台的影响、导流槽过热问题、强振动对试验设备影响的问题。
主要计算模型和方法为430万非结构网格（在90个CPU上并行计算）、理想气体状态方程、冻结流（不考虑在空气中的补燃）不考虑水冷的影响。
他们认为不考虑水冷的原因有:水从数以千计的小孔喷出，小孔尺寸过小，若计算小孔，则会导致网格数量超出目前计算机计算水平的能力。
在不水冷与水冷时的两种状态下，他们计算后认为大部分的流场状态应该是类似的；不采用水冷却的仿真计算结果应该可以满足工程需求，可以为冷却系统的设计提供基础依据。
ansys fluent 2020 案例模型
【序言】ANSYS Fluent 2020是一款广泛应用于工程领域的计算流体力学（CFD）软件，具有强大的模拟功能和广泛的应用范围。
本文将介绍ANSYS Fluent 2020在不同领域的具体案例模型，通过这些案例模型的分析，可以更好地了解如何在实际工程中应用ANSYS Fluent 2020进行流体力学模拟。
【一、航空航天领域】1.1 飞机机翼气动特性模拟在航空航天领域，飞机的气动特性对飞行性能具有重要影响。
使用ANSYS Fluent 2020可以建立飞机机翼的流体力学模型，通过对气流在机翼表面的流动状况进行模拟，可以分析机翼的升力、阻力和气动效率等重要参数。
1.2 空气动力学仿真除了飞机机翼，ANSYS Fluent 2020还可用于模拟飞机的整机空气动力学特性。
通过建立飞机外形的三维流体力学模型，可以分析飞机在不同飞行状态下的气动效应，从而为飞机设计和改进提供重要的参考数据。
【二、汽车工程领域】2.1 汽车车身空气动力学仿真在汽车工程领域，ANSYS Fluent 2020可以用于模拟汽车车身的空气动力学特性。
通过建立汽车外形的流体力学模型，可以分析汽车在行驶过程中的空气阻力、升力和气动噪音等问题，为汽车设计优化提供科学依据。
2.2 发动机流场模拟除了汽车车身，ANSYS Fluent 2020还可用于模拟内燃机的燃烧过程和排气流场。
通过对发动机内部流动的数值模拟，可以优化燃烧过程、提高发动机效率，同时减少尾气排放和噪音产生。
【三、能源与环境领域】3.1 风力发电机叶片流场模拟在风能领域，ANSYS Fluent 2020可用于模拟风力发电机叶片的流场特性。
通过对叶片表面气流的详细分析，可以优化叶片设计，提高风力发电机的转化效率，减少杂音和振动。
3.2 污染物扩散模拟在环境保护领域，ANSYS Fluent 2020可以用于模拟大气污染物的扩散情况。
通过建立城市或工业区域的空气流动模型，可以预测污染物的扩散范围和浓度分布，为环境评估和污染防治提供科学依据。
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轿车尾流fluent仿真分析与设计
1.1空气动力学在汽车中的应用
空气动力学特性是汽车的重要特性之一,它直接影响汽车的动力性、燃油经济性、操纵稳定性、舒适性与安全性。
其中,空气动力学中的空气阻力(风阻)是影响油耗的首要因素,降低风阻系数则是提高汽车燃油经济性的重要途径之一。
汽车空气动力学性能对汽车的安全性、经济性和舒适性具有重要影响。
汽车空气动力学的首要研究任务是通过试验或者数值模拟研究获得汽车行驶时汽车本身所受到的气动力的变化，改善汽车的行驶性能，评价汽车的节能水平。
1.2阶背式轿车与直背式轿车简述
阶背式轿车国际上简称L型车，也称为三厢式轿车，具有后备箱。
它通常是中高档轿车的款式，涵盖的车型最多，从夏利三厢、富康988、捷达、奥迪一直到凯迪拉克、劳斯莱斯。
在一般人的眼中，这车型是引擎置在车头，中间省几个座位，四扇车门，车尾有个分隔的行李厢，即三厢式设计。
缺点是扁阔的尾厢放不下较大件的行李，而且乘客在行车时，也照顾不到放在后备厢的东西。
在驾驶方面，由于车身重心是在前方偏中位置，所以有中性转向的特性。
随着生活水平的日益提高, 外出旅行成了人们休闲的新时尚, 直背式旅行轿车(简称直背式轿车)在人们旅行时起着非常重要的作用, 既能载人又能载物.但缺点是后行李仓空间不足以简化的直背式轿车模型为研究对象。
1.3国内外研究现状
当前国内外对汽车外流场的研究已经比较深入，已经有大量的相关文献发表，北航的康宁、李光辉教授借助商用计算流体力学软件STAR-CD,利用移动边界条件进行三维数值模拟,计算加装行李架前后的轿车在不同车速下的车身气动阻力系数和升力系数,并通过与试验结果的对比,验证数值计算结果的正确性。
计算结果表明,不同剖面形状的行李架对直背式轿车外
流场有不同程度的影响.研究结果为合理选择行李架的剖面形状,改善轿车的气动特性提供了依据。
西华大学杨海波应用国内外广泛采用的合成风的方法模拟侧风作用下的汽车外流场。
根据模拟结果对车身周围流场进行了分析,并根据车身外流场不同位置截面上的速度和压力等物理量的分布与变化情况,定性的分析了轿车受到侧风作用时侧向力和升力发生相应变化的原因,并重点结合GB7258标准,从气动升力入手,对模型车高速行驶时的行驶安全性进行了定量分析。
得出结论，汽车高速行驶时高速风流直接影响汽车的升力和侧向力,其中气动升力直接影响高速汽车的转向性,从而影响到高速汽车的操纵稳定性等主动安全性能。
文献2通过ANSYS ICEM-CFD的网格生成模块对所建的汽车模型进行六面体非结构网格的划分,导入计算流体力学软件STAR-CD对汽车模型的外围流场进行了数值模拟,得到了与实际情况非常相符的计算结果。
最后得出肯定的结论,汽车空气动力特性的数值模拟可以辅助汽车设计师,在设计初步完成之后,对其进行流场的数值模拟,对设计提出改进意见,争取达到美学与空气动力性完美结合的程度。
文献3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；文献4通过阐述研究汽车空气动力学和利用数值模拟方法研究汽车外流场的意义,介绍了目前在
流场计算中被广泛使用的ANSYS软件的CFD功能,结合大客车的实例,对如何利用ANSY S软件的CFD功能建模、网格划分和加载边界条件等进行了详尽、深入浅出的讲解,并对结果进行了分析。
最后,展望了这一领域的发展前景文献5阐述了数值仿真在汽车空气动力学领域的研究特点及难点,介绍了汽车空气动力学数值仿真方法的研究现状,展望了这一研究领域的发展前景；文献6建立了三种不同尾部造型模型,应用FLUENT软件对不同尾部造型的尾部流场进行了数值模拟,得到了相应的阻力系数和尾部流场特性。
通过对不同模型的流速和流线分布、湍流动能及不同横向截面涡系的比较分析，讨论了不同尾部造型对尾部流场的影响,得出了较理想的尾部造型形式。
文献8用CFD方法对直背式轿车加速过程中非定常外流场进行了数值模拟；文献9用计算流体力学方法对直背式轿车起动过程中的非定常外流场进行了数值模拟；文献11文中简要介绍了汽车的空气动力学特性以及FLUENT软件的主要
特点,并对汽车外流场数值分析中的有关理论基础进行了探讨,着重讨论了FLUENT软件在汽车空气动力学研究中的应用,并给出了应用实例。
1.4本文研究内容
本课题主要是研究阶背式与直背式轿车尾流结构，通过了解空气动力学的有关内容，进行实验研究、理论分析、数值计算，熟悉汽车外流场的数值模拟技术，学习fluent和gambit 软件的相关知识和使用方法，进行数值模拟计算并分析计算结果。
1.5参考文献
1.杨海波，基于空气动力学的汽车行驶安全性研究[D] 四川：西华大学硕士学位论文，2009
2.苏文慧，汽车车身设计及其外围流场的数值模拟[D] 大连理工大学硕士学位论文2005
3.任斌，后扰流板对汽车空气动力学特性影响的模拟研究[D] 南京航空航天大学硕士学位论文2009
4.唐振明，车辆外围流场的数值模拟计算[J] 广西交通科技2003年02期
5.张扬军，吕振华等，汽车空气动力学数值仿真研究进展[J] 汽车工程2001年02期
6.张启桥，赵又群，软米庆，汽车尾部外流场数值[J] 农业装备与车辆工程2009年10期
7.Hucho.W. Aerodynamic of Road Vehicles. Annual Review of Fluid Mechanics,1993,25
8.宗叶玲康宁直背式轿车加速行驶气动阻力的计算[J] 航空动力学报2008年07期
9.蓝天康宁郑昊直背式轿车起动过程中气动现象的研究[J] 航空动力学报2007年11期
10.傅立敏刘锡国典型汽车尾流结构的研究[J] 汽车工程1996年06期
11.冯宜彬，过学迅，FLUENT在汽车空气动力学研究中的应用[J] 北京汽车2008年02期
12.张英朝汽车空气动力学数值模拟技术北京：北京大学出版社.2011年6月
13.谷正气汽车空气动力学北京：人民交通出版社.2005年7月
设计参数如下：
建立模型
划分网格如上图
定义边界类型如上
****************************
导入fluent分析
1、粘度模型为模型
2、定义操作条件如下：
3、设定速度入口条件：
4、出口条件为outflow，保持默认
5、初始化
6、开始迭代
为提高压力计算精度迭代80步左右后采用压力二阶迎风7、查看流量报告如下：
流量守恒，认为迭代可以终止残差如下：
***********************
8\车身静压力分布云图：
车身表面压力分布等值线图如下：
9、车身中心面上气流压力分布如下：
10、车身中心面上气流速度分布如下：。