空气动力学车身造型设计.docx

《空气动力学车身造型设计.docx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、基于空气动力学的车身造型设计和分析组员：郦绍光（10223059）韩振洋（10223036）周子航（10223058）目录0.摘要1.课题研究背景1.1汽车空气动力学的发展概况2.汽车空气动力学概述2．1定常流和非定常流2．2流体的基本方程式2．3伯努里方程3．湍流模型3.1几何模型3.2计算域3.3计算网格3.4边界条件的确定4．后风窗角对气动力的影响4.1CFD计算后的原始数据4.2后风窗角对气动阻力的影响4.3后风窗角对气动升力的影响5.离去角对车辆气动力的影响5.1CFD计算后的原始数据5.2后风窗角对气动阻力的影响5.3后风窗角对气动升力的影响6．结论7.感想8.分工说明基

2、于空气动力学的车身造型设计和分析0摘要随着高速公路的发展，燃油价格的上涨以及越发严格法规的颁布，对汽车的动力性、经济性、操纵稳定性和舒适性提出了越来越高的要求，这使得汽车空气动力学的研究成为汽车行业的重点研究方向之一。采用计算流体力学方法对其性能进行预测，相比风洞试验可以节约资金，缩短新车型开发周期。面对这种形势，本文针对车身设计提出了一种通过空气动力学性能分析来确定造型的工业设计方法，并对汽车三维外流场进行了数值模拟。所分析的模型选择某豪华轿车l：1实车模型，对实车模型作了如下简化：忽略车身外部突起物如后视镜、刮雨器等部分；没有考虑车轮影响；对车身底部做了简化，没有模拟车底真实的几

3、何形状。本文主要对车身的尾部倾角和离去角进行分析，通过改变的角度大小，来进行仿真模拟，从而得出了阻力系数、升力系数随着两个角度的变化所发生的改变。利用FLUENT进行模型分析，得出车身表面压力分布图、压力场的流态显示，并计算了相应的阻力系数，从而较好地模拟了轿车的外流场，确定了车身空气动力学特性，并对模型在不同的边界条件下和不同的湍流模型下进行了比较和分析，为数值模拟的实用化做了一些有益的尝试。最后得出结论，汽车空气动力特性的数值模拟可以辅助汽车设计师，在设计初步完成之后，对其进行流场的数值模拟，对设计提出改进意见，争取达到美学与空气动力性完美结合的程度。关键词：空气动力学，车身尾部

4、倾角，车身离去角，数值模拟1课题研究背景1.1汽车空气动力学的发展概况汽车依据其外形和功能用途可分为三类：乘用汽车(轿车)、商用汽车(货车及客车)和赛车(高性能汽车)。轿车的演变，反映了汽车空气动力学的发展过程。1．1．1汽车空气动力学的发展历史自从第一辆汽车问世，至今已有一百年的历史。在汽车发明后的最初十几年，由于大多数局限于解决机械问题，且车速很低，所以空气动力学方面的问题并没有提到议事日程上来。把空气动力学的概念与研究成果引入汽车设计中，形成独特的汽车空气动力学学科，是从上世纪20年代开始的。当时空气动力学在航空航天领域内得到了飞身发展，很多航空领域的空气动力学研究成果被尝试移

5、植到汽车领域。汽车德国人EJaray提出了“最小阻力的外形是以流线体的一半构成的外形”和“只有消除汽车尾部气流分离，才能降低阻力”等论点大大推动了汽车空气动力的发展。他通过风洞试验提出了所谓的“合成型车身’’概念(又称“J”型车)。如图1．1所示。1930年美国Chrysler公司开始从事有关汽车空气动力学研究工作，并于1934年推出“气流"牌(AirFlow)汽车。1933年美国人W．E．Lay在密西根大学进行了可更换的各种车头和车尾组成的积木式汽车模型的风洞试验，较详细地分析了车身前后主要参数对气动阻力的影响和前后流场的相互作用。图1．2给出了几十年来轿车的气动阻力系数统计数据变

6、化规律图。从图中可以看出，正是由于多年来汽车空气动力学的研究成果，使得汽车的气动阻力系数不断地降低。图中出现了气动阻力系数回升时期，这主要是因为当时，以美国车为代表的轿车更多地追求豪华与乘坐舒适性，以牺牲气动阻力为代价。后来发生的石油危机，才使得人们重新重视燃油经济性，而积极开发外形紧凑，气动阻力系数小的汽车。气动阻力系数最初汽车空气动力学只注意降低空气阻力，随着车速的提高，人们注意到气动升力及侧风稳定性问题。近期汽车空气动力学的发展又开始注意了驾驶室内流、发动机冷却、空气动力噪声及消除车身上泥土附着等问题，并且国内有些汽车厂家已经把汽车内流场概念引入到产品开发过程中。汽车空气动力学

7、的研究工作虽然早已开始，但直到上世纪70年代以后，这方面的研究才得以真正高速发展起来。以英国人A．J．SciborRyst虹和德国人W．H．Hucho为代表的一批科学工作者，在总结前任的研究成果基础上结合各自的研究工作，为使汽车空气动力学成为一门独立的研究学科奠定了坚实的基础。汽车空气动力学的发展历史表明，汽车空气动力学是伴随着道路状况的改善和使用要求的提高而引起汽车造型的变化而发展起来的，可以说汽车造型变化的历史就是空气动力学的发展史。0汽车空气动力学概