微型厢式汽车后扰流板对气动特性影响的数值模拟研究

论文摘要

随着我国经济的发展,国产厢式汽车越来越得到广泛的使用,厢式汽车行车安全性能也越来越被人们重视。运用计算流体力学的方法,利用大型商业CFD计算软件FLUENT对国产厢式汽车的外流场进行数值模拟。首先对常见的二方程湍流模型标准k-e模型,RNG k-e模型,SST湍流模型进行了介绍和比较,然后应用这三种湍流模型进行Ahmed钝体的外流场计算模拟并与风洞实验结果比较,选出适合计算模型。本文选用SST湍流模型为厢式汽车外流场的计算模拟的湍流模型。网格质量是影响计算准确度的重要因素。结构化网格、非结构网格和混合网格具有各自的优缺点。根据汽车外流场的实际特性设计了三种网格划分方案,并探讨了它们的优缺点,选出了一个适合网格划分方案,即四面体和三棱柱混合网。计算分析了加装不同形状,不同角度,不同安装位置,不同安装方法的后扰流板对汽车气动特性的影响,通过它们之间数值模拟结果的分析和对比,了解了后扰流板在对汽车的气动特性的影响。通过计算分析,弄清了车辆周围的气流流动状态。分析了后扰流板附近负升力的产生原理及汽车后部尾涡对阻力的影响。通过计算模拟安装后扰流板的汽车模型的外流场,提出了合理的后扰流板安装形状及安装位置、角度。后扰流板不仅可以使汽车的气动升力得到降低,还能有效地降低汽车所受阻力。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 引言
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 厢式汽车气动性能的研究现状
• 1.2.1 国外研究发展状况
• 1.2.2 国内研究发展现状
• 1.3 本文研究的内容
• 2 后扰流板对汽车气动特性的影响
• 2.1 气动阻力
• 2.2 气动升力
• 2.3 后扰流板的作用
• 3 湍流模型的比较和选择
• 3.1 三维湍流数值模拟方法的分类
• 3.2 湍流的基本方程
• 3.3 湍流模型的数学模型
• 3.3.1 标准k-e模型
• 3.3.2 （RNG）k-e模型
• 3.3.3 压力修正k-ω模型（SST）
• 3.3.4 雷诺兹压力模型（RSM）
• 3.3.5 大漩涡模拟模型（LES）
• 3.3.6 湍流模型的分析比较
• 3.4 三维Ahmed模型上对三种湍流模型比较分析
• 3.4.1 Ahmed几何模型的建立
• 3.4.2 Ahmed模型边界条件设置
• 3.4.3 不同湍流模型的计算结果分析
• 3.5 本章小结
• 4 微型厢式汽车的外流场数值计算
• 4.1 FLUENT软件的简介
• 4.2 微型厢式汽车外流场的物理模型
• 4.2.1 车身模型
• 4.2.2 后扰流板形状及安装
• 4.2.3 模型数据导入
• 4.2.4 确定计算域
• 4.3 计算网格的划分
• 4.3.1 汽车外部流场划分网格的要求
• 4.3.2 网格划分方案比较
• 4.3.3 设计划分方案
• 4.4 边界条件的设置
• 4.5 数值模拟的计算
• 4.6 本章小结
• 5 微型厢式汽车外流场数值模拟结果分析
• 5.1 翼型扰流板安装角度及位置对气动特性的影响
• 5.1.1 不同角度翼型扰流板汽车模型尾部流场分析
• 5.1.2 不同角度翼型扰流板汽车模型对称面上压力云图
• 5.1.3 不同位置翼型扰流板模型压力云图和速度矢量图
• 5.1.4 翼型扰流板模型的阻力系数和升力系数
• 5.2 薄板扰流板安装方法及位置对气动特性的影响
• 5.2.1 薄板扰流板模型对称面上压力云图和速度矢量图
• 5.2.2 薄板扰流板模型的阻力系数和升力系数
• 5.3 三种扰流板及不同安装方法的比较
• 5.4 本章小结
• 6 结论
• 6.1 主要结论
• 6.2 进一步研究的内容
• 致谢
• 参考文献
• 附录