汽车空气动力学性能影响了汽车的动力性、经济性和操纵稳定性。为了改善一款汽车的空气动力性能,在采用CATIA软件建立车身外形的三维模型的基础上,利用FLUENT对给定车型车身外流场进行了仿真分析,在分析计算结果的基础上优化了车身模型,提高了车身空气动力学性能。

针对某种小型轿车,基于计算流体力学(CFD)方法研究了不同轮拱罩充满率时旋转车轮对整车气动特性的影响,并与现有理想模型的试验结果对比.结果表明:在其他参数不变的情况下,随着轮拱罩充满率的下降,整车阻力系数上升,升力系数下降,当充满率下降27%时,阻力系数上升接近20%,升力系数下降接近30%.阻力上升主要是由于轮拱罩中的气流量增加,并且受轮拱罩结构的影响,内部流动分离加剧,导致尾流区的涡量均上升,车辆背压下降;升力下降主要是因为下车身气流速度加快,导致下车身压力减小.

针对某厢式货车的简化模型,基于计算流体力学理论和方法分别对原始货车模型、加装尾部减阻装置和顶部减阻装置的货车模型进行了数值模拟,获得了原始模型与改进模型的气动阻力系数、速度矢量分布、压力分布以及湍动能分布等气动特性。结果表明:尾部减阻装置及顶部减阻装置均可改善厢式货车的气动特性,降低气动阻力。其中顶部减阻装置改善了驾驶室和货厢之间的气流分布,尾部减阻装置改善了货车尾部的涡流状态,从而降低了风阻。

采用数值模拟与风洞试验两种方法,研究以粒突箱鲀为仿生原型的近地鱼形钝体气动阻力特性.结果表明,近地鱼形钝体确为气动低阻形体,其尾部大收缩角的形态特征及尾迹区相对简单的流场结构共同决定了该形体的气动低阻特性;从气动阻力系数、表面压力系数及尾迹区流场结构三方面对比分析,SST湍流模型的预测值与试验值较为接近.

为了研究并列行驶工况下汽车的横向间距对其气动特性的影响,采用后倾角为35°的Ahmed车体模型,结合定常的Realizable k-ε湍流模型进行数值模拟研究。首先,针对单个Ahmed模型,以阻力系数为评价指标,通过与风洞实验数据比较,对数值模拟方法进行验证;然后,分析3辆车在并列行驶的情况下,其阻力系数、侧向力系数和升力系数随均匀间距变化的规律;最后,通过汽车车身表面压力和尾部流场的分布分析了气动力发生变化的原因。结果表明相比单辆车行驶工况,在各间距下,并列行驶的类车体阻力系数均有较大的增加,其中横向间距为0.25W时,第一辆车、第二辆车和第三辆车的阻力系数分别增加22%、35%和22%;第一辆车和第三辆车的阻力系数随不同横向间距的变化趋势类似,而第二辆车的阻力系数始终大于其他2辆车;对于侧向力系数,即使未受到横向侧风的影响,由于气动干...

随着日益突出的环境问题和能源短缺,新能源汽车特别是纯电动汽车逐渐占据越来越多的市场,早期的电动汽车考虑到成本原因大多是沿用的汽油车的车身造型,这导致了一系列诸如气动阻力高,市场竞争力弱等问题。而有针对性地对车身造型进行全新的设计以适应新能源汽车的特点则是提升汽车能源效率的关键点之一。本文先是对新能源汽车市场现状和汽车的空气动力学做了简要概括,列举了现阶段主要的车身造型和一些由于车身造型设计缺陷容易出现的问题,接着提出车身外形仿真优化的一般步骤,最后提出新能源汽车造型设计的主要方向以及每个设计方向的主要特点,主要以气动阻力和升力为评价指标来判断每个设计的优缺点,为以后的车身设计提供一定的经验。

基于格子玻尔兹曼方法,使用PowerFLOW软件,选取DrivAer标准汽车模型,研究旋转车轮整车气动特性。对比分析了移动坐标参考系、旋转壁面和滑移网格3种旋转方法的优缺点;在此基础上运用复合旋转方法研究不同背部造型旋转车轮整车气动特性并验证其准确性。研究结果表明复合旋转方法SMRW与实验值相比误差为1.23%,计算效率相对于滑移网格提高15%;车轮旋转时3种背部模型在各风速下阻力系数均降低;车轮旋转时3种背部模型的前轮和车身阻力减小,后轮阻力增加,整车减阻比例分别为5.9%、5.9%、9.7%;旋转车轮主要影响车轮周围流场、车身底部流场以及车尾分离区。

传统流体力学数值仿真不考虑车身弹性结构与外流场之间的相互作用,致使得到的结果与真实情况不符.以某实车模型为研究对象,对其进行考虑流固耦合效应的CFD仿真,并在气动阻力、气动升力、流场结构等方面与传统流体数值仿真结果对比,结果表明流固耦合效应对气动升力影响较大,随车速增加两种仿真方法差异率可达到38%,直接关系到车辆稳定性及安全性.利用流固耦合CFD数值仿真探究整车风激振特性,证明了实车振动幅值主要影响因素为风激振频率及作用力大小.进一步通过对车辆弹性结构的刚度优化改善汽车风激振现象,从而提高乘员的舒适度.

尾端气流分离和尾流结构对汽车气动阻力的产生有重要影响,气动减阻优化开发需要有效的控制汽车尾端的边界层分离特性和尾涡的产生、发展及其流动规律。本文结合边界层控制方程和边界层分离原理分析了顺流向和横流向压力梯度对边界层分离和纵向涡的形成所起的重要作用,建立了通过两个方向的压力梯度识别气流分离和涡流形成的方法,并给出了通过矢量计算获得压力梯度结果的计算方法和过程,以及通过压力梯度结果识别车身表面气流分离位置的方法,分析了相应的尾涡产生与发展特点。通过正交实验设计对复杂外形的尾流分离外形特征进行了减阻优化,获得了低风阻设计方案。所提出的基于压力梯度识别和正交试验设计相结合的方法,为尾端气流分离和整车气动减阻优化设计提供了有益参考和支持。

本文中以上汽通用公司两款车型为研究对象,运用运动参考坐标系(MRF)方法中的多重参考坐标系(MRF)方案,模拟了车轮转动,对车轮静止和转动条件下汽车的气动特性进行了CFD仿真和风洞实验。通过仿真与风洞实验结果的对比,验证了MRF方法模拟车轮转动气动效应的准确性。基于流场仿真结果分析了转动车轮气动阻力的产生机理和转动车轮对尾流结构和尾端压力的影响,探讨了车轮转动引起整车C d变化的流场作用机理。根据流场分布特点提出车轮减阻优化方案,仿真结果表明,最优方案能显著降低C d。本研究提供了准确模拟车轮转动气动效应的流场CFD仿真方案,分析了车轮转动相关的复杂流场相互作用机理,为车轮和尾端区域气动优化开发提供了有益参考。