CFD仿真在客车外流场分析方面的应用研究.pdf

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1、2010年第4期(总第225期)农业装备与车辆工程AGRICULTURALEQUIPMENT＆VEHICLEENGINEERINGNo．42010(Totally225)doi：10．3969／j．issn．1673—3142．2010．04．006CFD仿真在客车外流场分析方面的应用研究陈峥峰1，楚晓华1，刘鑫明2(1．聊城大学汽车与交通工程学院，山东聊城252059；2．中通客车控股St份有限公司，山东聊城252000)摘要：通过CFD仿真，对两个客车车型的外流场的计算结果进行比较分析，找到外形特征对客车空气动力性的影响因素；根据

2、对比提出改进方案，并得到验证。关键词：外流场；计算流体力学；客车；仿真中图分类号：U461．1文献标识码：A文章编号：1673-3142(2010)04-0020-04CFDSimuiationfortheAnalysisofCoachExternalFlOWFieldCHENZheng-feng。，CHUXiao-hual，UUXin-min92(1．SchoolofVehicleand眦c，LiaochengUniversity，Liaocheng252059，China；2．ZHONGTONGBusHoldingCO．，Ltd．

3、，Liaocheng252059，China)Abstract：ByCFDsimulation，thecalculationresultsoftheexternalflowfieldoftwocoachmodelsarecomparativelyanalyzed。theinfluencingfactorsofthecoachaerodynamicbasedonthecharacteristicsshapealeI．ound．Accordingtocomparison．improvementprogramwasproposed，andv

4、erified．Keywords：externalflowfield；CFD；coach，simulation引言节能已成为21世纪汽车工业发展的三大主题之一。汽车的节能体现在多个方面，如发动机技术的提高、整车的轻量化设计、制动能量回收以及通过外形设计减小风阻等多个方面。其中在大客车的外形设计时不仅要考虑美观，还要从其外流场方面进行分析。以减小风阻达到节能的目的。本文就是利用计算流体力学(CFD)仿真技术对两个大客车的外流场进行分析，找出影响风阻的因素加以改进。并得到较好的效果。1空气动力学基本原理空气阻力主要由压差阻力、内流阻力、诱

5、导阻力和摩擦阻力等构成。其中对汽车阻力影响最大的是压差阻力。涡流是汽车产生压差阻力的主要原因。它是由边界层的分离而形成的。汽车外围流场的气体流态主要可分为层流和湍流。前者气流流动过程中分层而不相互干涉，后者则相反，各个空间的物理层随时问和空间的变化而很不规则地收稿日期：2010-03-05作者简介：陈峥蜂(1973一)．男．山东洒水人，硕士、副教授。研究方向：汽车车身结构与造型设计。主要从事车身结构的CAE及空气动力型对车身造型的影响分析；汽车制动性能及制动能量回收。一20一流动，涡流就是湍流的一种基本形式。当空气流经汽车前端时，气体

6、开始进入分界层。最初边界层的气体保持层的运动．经过不断地摩擦后。开始紊乱，出现越来越激烈的气体质点的横向混杂运动。到某一点边界层开始被破坏。而离开所依附的表面的部位。这一层流向湍流过渡的区域，可以近似地看作一点。叫做“剥离点”。在剥离点后面形成的紊乱而破碎的气流便是涡流，边界层的流动变成了湍流流动。涡流一经形成就会增大、衰变以至分裂。或保持一个固定或稳定的状态。分离点上游的气流流动不受分离的影响，但分离点下游的流动规则完全不同，受其影响极大。因此，车身前部由于气流受到阻滞而产生向车身后方的力。车身后部气流流速下降使压力回升，而尾部产生

7、涡流破坏了压力平衡，这就是压差阻力产生的根源。这种压差阻力就是我们通常所说的风阻。2汽车外流场控制方程及湍流模型汽车外流场为等温、不可压、非定常流场，控制方程为不可压平均N—S方程．可用线性或非线性方法进行求解。其中，非线性方法雷诺平均N—S方程组法，被广泛应用于汽车外流场分析中。由于引入了未知的附加雷诺应力项．需要采用湍流模陈峥峰等：CFD仿真在客车外流场分析方面的应用研究2010年4月型来解决RANS平均方程组封闭问题。通常引入相应的湍流模型为后噌二方程模型，该模型是由Launder—Spalding(1974)和Rodi(198

8、0)建立的，在工程中得到了广泛应用。汽车外流场的控制方程(i，j=l，2，3；xl=x，x2=y，x3=z，ul=U，u2=V，u3=W)为不可压缩流体的基本方程。连续方程罢}：o(1)％平均动量方程为：p手巾吻等一等+