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本科毕业设计说明书 第 5 页
2 整车车身外流场分析
为了得到赛车初始气动性能，本次毕业设计首先对整车车身使用 ANSYS 进行外流场分 析。使用 ANSYS 进行 CFD 计算过程主要包括三个过程，前处理，求解计算以及后处理。前 处理指的是模型的简化，划分网格，生成节点等步骤；求解计算指的是确定初始条件，边界 条件，给定求解的参数等步骤；后处理则指的是利用各种方法将分析结果直观地体现出来。 具体如如下流程图。文献综述
图 2.1 CFD 求解流程
本次仿真使用的是 ANSYS 15.0 软件。这个版本的 ANSYS 与上一版本有很大程度上的改 进，可以直接在 Workbench 中调用所有模块连续性工作。
2.1 前处理
2.1.1 模型处理
将 2015 赛季 NUT 车队的赛车在 CATIA 软件中建立三维模型。在 CATIA 中建立的模型输
第 6 页 本科毕业设计说明书 出的模型是一个车壳，即一个只包含车身的面。计算流体力学（CFD）是运用有限体积法进 行计算的，也就是我们通常所说的有限元分析。在三维模型中，这个车壳是一个不封闭的曲
面，而在 CFD 中没有体积的面是不能够直接进行流体分析计算的。所以在做外流场分析的前 处理中的第一步，我们得先对赛车三维模型进行处理，把三维模型封闭成实体，才能进行下 一步的操作。在 ANSYS 15.0 中，ICEM CFD 模块可以直接进行几何操作，利用几何修补的 功能实现三维模型的实体化。由于相对于 ANSYS 软件，CATIA 更为熟悉，我们采用在 CATIA 中直接将模型封闭成实体的办法。
图 2.2 2015 赛季 NUT 车队车身三维模型
2015 赛季的 NUT 赛车三维模型多为曲面，并且有许多不规则图形，给模型处理带来了许 多难点。所以，这里找了一个简化模型的思路。在 CATIA 中，对照原模型，重新创建一个简 化的实体。对于驾驶舱和底部有曲线构成的不封闭区域，利用积分的思想，把这些区域用直 线分割成各个小块，然后运用填充工具绘制出截面形状，最后在零件设计中，用缝合工具把 所有填充表面缝合成一个封闭的曲面。这样就把车身的壳体部分塑造出了一个封闭的、近似 的车身模型。最后，参照赛车总装配图，加上车轮和模拟的人等。
首先处理车壳主体部分。车壳只需将不封闭的各个曲面用填充工具填充完整即可。车身 主体的驾驶舱后方的主环顶端只有管件，迎风面积比较小，几乎可以忽略不计，所以只要考 虑防火墙。主环后方的引擎传动部分也被大幅简化处理。来!自~751论-文|网www.751com.cn
参照总布置的装配图和三维模型，侧翼中的实际阻力也是比较大的，所以直接按照封闭 把侧翼的出口和入口封闭处理。最后，因为 2015 赛季的车身一款致敬经典的车型，有许多小 口，在模型处理中都做了封闭处理。这里做出的简化处理，在第二次仿真中也是做相同的处
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理从而控制了变量，所以封闭了某些开口所造成的误差可以忽略不计。 对车身做外流场分析主要是分析赛车在行驶过程中，外部流场的状况，所以车手是不可
忽视的一部分。因为大学生方程式赛车比赛规则规定，赛车必须是开放式座舱形式，车手本 身的风阻不可忽视。
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