轿车超过大型运输车的数值模拟研究

论文摘要

本论文在对某国产轿车单车外流场的模拟地面边界层、车轮转动和侧向风载荷研究基础上,以及两辆轿车并列行驶、同向超车的稳态研究的基础上,选取了两种笛卡尔网格方案和四面体混合网格方案,开展某国产轿车超过某大型运输车的数值模拟研究。同时使用稳态超车的研究方法,利用了阶背式、快背式和厢式MIRA模型代替轿车模型进行了不同车型超车过程的对比研究,利用定性和定量两种方法研究了不同轿车车型在超车过程中的异同。最后利用滑动交接面技术和动网格技术进行了瞬态的轿车超过某国产大型运输车的数值模拟研究,在此之前国内外对此项技术均未有系统的研究和可借鉴的结论,以侧向间距0.5倍轿车车宽为典型,用定性和定量两种方法对比分析了超车过程中的轿车和运输车与其单车情况及前文稳态模拟的异同,并将六种侧向间距的瞬态结果与单车情况和稳态模拟结果进行了对比分析。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景及研究现状
• 1.1.1 选题背景及意义
• 1.1.2 国内外研究现状
• 1.2 网格技术基础
• 1.2.1 网格划分的要求
• 1.2.2 网格方案的分类
• 1.2.3 静止网格和动网格技术
• 1.3 湍流模型的对比和选择
• 1.3.1 k-ε两方程模型
• 1.3.2 雷诺应力方程模型
• 1.3.3 大涡模拟LES
• 1.3.4 直接数值模拟DNS
• 1.4 数值计算方法的选取
• 1.4.1 常用的数值计算方法
• 1.4.3 计算方法的对比分析
• 1.4.3 本文选取的计算方法
• 1.5 数值模拟的离散格式
• 1.5.1 中心差分格式
• 1.5.2 一阶迎风格式
• 1.5.3 混合格式
• 1.5.4 二阶迎风格式
• 1.5.5 QUICK 格式
• 1.6 超车过程研究的主要方法
• 1.6.1 稳态超车的模拟方法
• 1.6.2 瞬态超车的模拟方法
• 1.6.3 本文的模拟方法
• 1.7 主要研究内容与论文的框架结构
• 1.7.1 轿车稳态超车数值模拟研究内容
• 1.7.2 三种车型的轿车稳态超车数值模拟研究内容
• 1.7.3 轿车瞬态超车数值模拟研究内容
• 1.8 课题的来源
• 第二章 复数车辆超车的研究基础
• 2.1 数值模拟前期处理的主要内容
• 2.1.1 外部CAD 数据的导入和修复
• 2.1.2 计算网格的生成
• 2.1.3 边界条件加载和设置
• 2.1.4 其它必要的设置
• 2.2 轿车单车情况的研究基础
• 2.2.1 地面边界层的数值模拟
• 2.2.2 车轮转动数值模拟
• 2.2.3 侧向风数值模拟
• 2.3 两辆轿车情况的数值模拟
• 2.3.1 两辆轿车并列行驶情况的数值模拟
• 2.3.2 两辆轿车同向超车情况的数值模拟
• 2.4 本章小节
• 第三章 轿车稳态超车数值模拟结果分析
• 3.1 本章的研究内容和方法
• 3.2 物理模型和数学模型
• 3.2.1 物理模型
• 3.2.2 流场数学模型
• 3.3 网格方案的确定
• 3.3.1 网格方案的研究基础
• 3.3.2 本文采用的网格方案
• 3.4 稳态超车的数值模拟
• 3.4.1 数值模拟的前处理
• 3.4.2 数值模拟过程的对比
• 3.4.3 数值模拟结果分析
• 3.5 本章小节
• 第四章 三种轿车稳态超车的对比研究
• 4.1 几何模型的建立
• 4.1.1 轿车模型的选择
• 4.1.2 轿车和运输车的相对位置
• 4.2 数值模拟
• 4.2.1 网格生成及计算域
• 4.2.2 边界条件
• 4.2.3 湍流模型及差分格式
• 4.2.4 计算过程的对比
• 4.3 数值模拟结果及分析
• 4.3.1 近壁面边界层y+值的对比
• 4.3.2 湍流动能及湍流动能耗散率的对比
• 4.3.3 两车表面速度及压力的对比
• 4.3.4 MIRA 模型流场的对比
• 4.3.5 两车气动力系数的对比分析
• 4.4 本章小节
• 第五章 轿车瞬态超车的数值模拟
• 5.1 瞬态超车数值模拟的研究方法
• 5.1.1 滑动交界面技术
• 5.1.2 移动网格技术
• 5.2 瞬态超车数值模拟
• 5.2.1 计算域的确定
• 5.2.2 边界条件的确定和设置
• 5.2.3 差分格式的选取
• 5.2.4 数值模拟的过程对比
• 5.3 瞬态超车数值模拟结果的分析和对比
• 5.3.1 侧向间距0.5 倍轿车车宽的结果
• 5.3.2 不同侧向间距结果的对比分析
• 5.4 本章小节
• 第六章 全文总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 摘要
• ABSTRACT
• 博士期间发表论文及获奖情况
• 致谢