【优秀毕设】汽车外流场分析

河北工业大学

毕业设计说明书(论文)

作者：田野学号：******学院：机械工程学院

系(专业)：车辆工程

题目：汽车外流场分析研究

指导者：武一民教授

(姓名) (专业技术职务) 评阅者：

(姓名) (专业技术职务)

2015 年 6 月 8 日

目录

1 绪论 (1)

1.1 研究背景及意义 (1)

1.2 国内外发展状况 (2)

1.3 毕业设计的主要内容 (4)

2 汽车外流场分析的理论基础 (5)

2.1 引言 (5)

2.2 气动力 (5)

2.3 负升力产生原理 (6)

2.4 负升力与操纵稳定性 (7)

2.5 空气动力学套件 (7)

2.6 流体数值模拟的理论基础 (11)

3 赛车外流场分析 (15)

3.1 赛车车身模型的建立及简化 (15)

3.2 划分网格 (16)

3.3 边界条件的设定 (17)

3.4 FLUENT计算结果 (19)

3.5 赛车仿真结果分析 (19)

4 空气动力学套件方案确定 (23)

4.1 前翼的设计 (23)

4.2 尾翼的设计 (26)

5 加装动力学套件后赛车仿真结果分析 (29)

5.1赛车模型的建立 (29)

5.2赛车仿真结果分析 (29)

结论 (33)

参考文献 (34)

致谢 (35)

1 绪论

1.1 研究背景及意义

随着汽车工业的不断发展，汽车的外部造型和气动特性受到了越来越多的关注和重视。汽车的性能在很大程度上受汽车气动力的影响，尤其对于高速行驶的汽车，气动力对其性能的影响是非常大的，因此汽车高速、安全行驶的必要前提之一就是具有良好的空气动力性能。因此，在汽车的开发中，对汽车空气动力性能的研究越来越得到汽车制造商的重视。

空气动力是来自于汽车外部的约束，其研究成果不仅直接影响着汽车的动力性、燃油经济性、稳定性、安全性、操纵性、舒适性等，还会间接地影响汽车的外观及审美的流行趋势[1]。汽车行驶时所受的空气作用力可以被分解为阻力、升力、侧向力、横摆气动力矩、纵倾气动力矩、侧倾气动力矩六个分量[2]。在这六个分量中，汽车空气阻力所消耗的动力和滚动摩擦所消耗的动力是大小相当的，因此气动阻力系数就成为了衡量汽车空气动力性能的最基本的一个参数，也就是说如何降低汽车的空气阻力系数成为汽车空气动力学最重要的一项研究内容。减小汽车行驶时的空气阻力最常用的方法包括减少汽车的迎风面积和空气的阻力系数，通常来说，汽车的体积大小决定了汽车迎风面积的大小，车身外部造型决定空气阻力的大小。因此，将汽车车身紧凑化和流线形化是改善汽车气动性能最主要的两种方法。若汽车的气动造型不合适，在汽车在高速行驶的时候，所受升力的作用可能会使得汽车轮胎的附着力减小而导致打滑，而侧向气动力还特别容易引起汽车的跑偏，使得汽车的操纵稳定性有所下降[3]。不同的气动造型会给车身带来不同的气动力效应，从而影响到汽车的各项行驶性能。良好的气动造型设计应该具有较小的阻力系数。世界汽车造型的发展基本与降低风阻系数的技术研究同步，从箱型、流线型、船型到鱼型和契型，每一次造型风格变化都带来了风阻系数的大幅降低[4]。对车速较高的车辆，除了随车速平方增加的气动阻力外，气动升力和气动侧力带来的操纵稳定性问题也是需要考虑问题。不合理的气动造型设计将会造成发飘、转向性能变差等操纵失调问题[5]。