基于Fluent汽车周围流场的数值模拟

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研究

毕业论文

1引言1

1.1课题背景....1

1.2汽车外形及流场研究现状.1

1.3CFD简介...3

1.4主要工作....4

2汽车数学模型建立.5

2.1汽车物理模型.5

2.2汽车外流场多维流动控制方程...6

2.2.1质量守恒定律...7

2.2.2动量守恒定律...7

2.2.3汽车外流场湍流模型.8

3汽车外流场数值计算方法...11

3.1有限体积法....11

3.2二阶迎风差分格式..11

3.3流场计算的SIMPLE算法...12

3.3.1速度修正方程.13

3.3.2压力修正方程.14

4汽车外流场模拟与分析.16

4.1建模16

4.1.1计算域的确定.16

4.1.2模型假定....16

4.1.3网格划分及生成..17

4.1.4边界类型的确定..18

4.1.5计算模型选择.19

4.2计算结果分析....19

4.3模型优化与结果分析..24

结论27

致谢28

参考文献29
1 引言使用计算机将 CFD 应用于汽车空气动力学的研究，在计算机上模拟吹风，模仿风洞实验的条件，利用CFD进行数值分析和计算，模拟汽车外流场的空气动力特性，为设计得到优良的汽车外部造型提供科学指导和依据。
1.1 课题背景汽车行驶时与空气互相干扰，汽车的空气动力特性将直接影响汽车的燃料经济性、动力性、操纵稳定性、安全性和舒适性[1]。汽车行驶时的气动阻力与车速的平方成正比例，汽车克服气动阻力所使用的燃料和消耗的功率随车速的三次方快速增加。车身周围的空气流场间在汽车高速行驶或超车时会产生强烈的气动干扰，这不但危及汽车的操纵稳定性和行车安全，而且严重影响汽车的气动特性[2]。汽车的车身大小和比例确定后即可确定汽车的迎风面积，可通过研究空气动力学以尽可能地降低汽车的风阻系数，对汽车的外形进行设计，数值模拟汽车外流场,从而降低汽车的气动阻力，进一步对汽车的形状进行合理的优化[3]。当前可用功率平衡法源]自=751-·论~文"网·www.751com.cn/ 、风洞试验法和数值计算法测试汽车气动阻力系数。汽车空气动力学数值计算随着计算机的进步和湍流理论的发展逐步得以实现，数值计算具有效率高、成本低、应用范围广等优点[4]。一般汽车的行驶速度不会超过150m/s,此时空气属于不可压缩流体的范围，故汽车外流场可以认为是三维定常不可压缩粘性流动[5]。