基于CFD的某SUV气动特性分析与改进

论文摘要

随着我国人民生活水平的提高以及汽车工业的发展，汽车越来越普及到人民群众的生活中，SUV由于其本身具有的运动性好，通用性好以及较高的舒适性等特点，而越来越受到青睐，正快速进入高速增长期。汽车空气动力学对其动力性、经济性和操纵稳定性等有着极其重要的影响，其中汽车外部流场的气动力特性和发动机舱热管理的冷却系统的情况都直接关系到整车运行的经济性、可靠性、舒适性以及排放性能，所以对其进行深入研究已经成为当前汽车空气动力学数值分析领域面临的重点和难点之一。随着计算机技术和湍流模型的发展，计算流体动力学方法（ComputationalFluid Dynamic，简称CFD）被越来越多的应用到汽车的开发过程中，本文便是基于CFD技术开展研究的。汽车空气动力学尤其是汽车发动机舱热管理的研究在我国起步较晚，对一些关键技术缺乏深入研究，现已成为制约我国汽车自主研发的主要技术瓶颈之一。本文以某SUV为例，联合外部流场和发动机舱散热分析，对其气动特性展开分析和改进研究，改进的数值计算结果对该SUV设计与开发有一定的实际指导意义，同时也为提升我国汽车产业自主研发和自主创新能力做出了贡献。本文在选定的湍流模型和网格方案的基础上，同时考虑空气的对流传热和发热部件的表面热辐射，对某SUV进行数值模拟计算，得到了原车型的外部气动力特性和发动机舱的流动和热环境结果，然后通过对外流场的流态分析，探讨了外部流场的流动机理和特征，提出了降阻改进方案，改进的计算结果对于提升某SUV气动阻力特性水平、降低整车燃油消耗具有实际指导意义。接着，通过对某发动机舱散热性能的分析，提出了一些发动机舱散热的改进方案，同时，计算结果表明，对该SUV的发动机舱散热特性和冷却系统的性能也有较大的提升。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 CFD 技术对汽车气动特性的研究意义及研究现状
• 1.2.1 研究意义
• 1.2.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的研究方法和主要内容
• 1.4 本章小结
• 第2章 汽车空气动力学及 CFD 基础理论
• 2.1 汽车空气动力学概述
• 2.1.1 汽车的气动六分力
• 2.1.2 汽车的绕流特性
• 2.2 CFD 基本理论
• 2.2.1 计算流体动力学介绍
• 2.2.2 基本方程组
• 2.2.3 湍流模型及其应用
• 2.3 本章小结
• 第3章 某 SUV 的内外流场耦合计算分析
• 3.1 汽车流场模拟流程
• 3.2 建立车身模型
• 3.3 计算域的确定
• 3.4 计算网格的生成
• 3.4.1 计算域网格划分
• 3.4.2 轮胎接地处网格的处理
• 3.5 边界条件
• 3.5.1 外部边界条件
• 3.5.2 内部边界条件
• 3.6 SUV 内外流场耦合计算结果与分析
• 3.6.1 SUV 车身表面压力分析
• 3.6.2 SUV 周围流场分析
• 3.6.3 SUV 车身表面气流分析
• 3.6.4 SUV 温度场分析
• 3.7 本章小结
• 第4章 某 SUV 的气动造型优化
• 4.1 汽车气动特性设计方法
• 4.1.1 细部最佳化设计方法
• 4.1.2 SUV 气动造型改进流程
• 4.2 车身造型改进研究
• 4.2.1 汽车空气动力学设计原则
• 4.2.2 细部最佳化设计方案
• 4.3 气动阻力对燃油经济性的影响分析
• 4.3.1 消耗于气动阻力的功率
• 4.3.2 燃油经济性分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 某 SUV 发动机舱热管理的改进
• 5.1 基于前端设计的发动机舱散热性能改进
• 5.1.1 上下进气格栅的风量比例改进
• 5.1.2 下进气格栅进风角度的改进
• 5.1.3 下进气格栅位置的改进
• 5.2 发动机舱内部结构的改进
• 5.2.1 发动机舱内主要部件距离的改进
• 5.2.2 风扇形状的改进
• 5.2.3 添加导流通道
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A（攻读学位期间发表的论文）