计及车身附件气动干涉影响的汽车流场数值仿真研究

以降低汽车气动阻力、获得最优气动造型为目的,应用计算流体动力学方法对某轿车内外流场进行了数值仿真,分析并总结了车身附件气动干涉和发动机舱内空气流动对整车气动性能的影响.计算结果表明:车身附件对整车气动特性有较大影响.其中,底部结构和轮胎的影响较大;余者(后视镜、雨刮器和门把手)的影响很小.考虑了车身附件的影响后,气动阻力约增加23%;加上发动机舱内空气流动的影响,整车气动阻力共增大约35%.分析还表明,车轮的转动有利于改善车底气流与尾流的相互作用,使气动阻力稍有降低.     

车身俯仰运动对气动升力的影响

为了明确汽车车身俯仰运动对气动升力的影响,建立了某轿车车身俯仰运动模型,并采用大涡模拟对其进行了准静态及瞬态模拟分析。利用动网格技术实现了车身绕前轴中心的正弦俯仰运动,并通过稳态的1∶3模型风洞试验验证了大涡模拟法的准确性。从车身周围流场、车身表面压力等不同的角度对气动升力变化规律及机理进行了分析。结果表明:车身正弦俯仰运动时,瞬态气动升力也随之发生周期性变化,与准静态下气动升力的变化完全不一致,准静态模拟与试验条件下气动升力变化趋势基本一致;瞬态模拟时最大和最小气动升力系数都约为准静态模拟时的3倍;瞬态模拟时,由于流场中气流受到惯性以及黏性作用的影响,导致最大和最小气动升力系数都出现在车身接近水平位置时,与准静态模拟及试验中出现位置完全不同;车身俯仰运动时,车身上表面的压力变化相对较小,而车底板的压力变化很大,且对气动升力有着重要影响,车身从不同方向运动到水平位置时,底板后端的气动压力相差近40N;后轮胎周围的流场变化对气动升力也有重要影响,车身从不同方向运动到水平位置时,后轮罩中心截面上相同位置处和后轮胎后端表面的压力系数最大差值均约为0.4。     

1092型载货车加装气动附加装置的模型风洞试验研究

在KD-3型低速风洞中采用110的EQ1092汽车模型进行风洞测力试验;研究了对该模型底部、车箱两侧作平整处理,装前阻风板,驾驶室与货箱间圆滑过渡等改型方案对其气动特性的影响.结果表明,加装适当的空气动力学附加装置能有效地提高汽车的气动性能,加装形状合适的阻风板能降低空气阻力6.25%,各附加装置的组合使EQ140汽车模型的空气阻力系数下降11.9%.     

基于Kriging模型的类车体气动外形自动优化

为探讨典型外形参数对汽车风阻系数的影响和解决气动外形设计中局部优化方法的盲目性,以MIRA阶背模型作为研究对象,建立参数化分析模型,针对车身7个外形参数进行试验设计及敏感性分析,建立样本点的Kriging近似模型并采用多岛遗传算法来求解车体最优气动外形。结果表明,后风窗倾角对气动阻力系数的影响最大,气动阻力优化是非线性问题且各个外形参数之间存在不同程度的交互效应;优化模型的气流分离得到较大改善,风阻系数降低了12.77%。     

前围造型对12 m客车空气动力学性能影响研究

采用数值模拟方法,研究客车前围造型参数改变对其空气动力学性能的影响。结果表明:前围造型对气动阻力系数影响较大,对气动升力系数影响较小;较小的前围顶部半径和前围侧方半径能显著地降低气动阻力系数,后续继续增加半径,气动阻力系数降低不再明显。     

底部结构对轿车侧风气动特性的影响分析

应用计算流体动力学方法分别对带光滑底部和真实底部结构的某轿车进行侧风气动特性对比分析。结果表明:汽车底部结构对气动力影响显著,与光滑底部相比,实际底部结构使尾涡扩散区增大,车底流速减小,导致气动力增加;加装车底阻流板能改善侧风状态下汽车的底部、尾部和背风侧的流场结构,降低整车气动力,特别是气动升力。模型风洞试验验证了所采用数值分析方法的可靠性。本研究对指导汽车底部结构设计和侧风稳定性分析具有较好的参考价值。     

考虑气动阻力和横风稳定的汽车车身多目标优化设计

综合考虑了气动阻力特性和横风稳定性,对车身外形参数进行了多目标自动优化设计。综合利用参数化建模技术、计算流体力学(CFD)仿真、试验设计方法、响应面模型和智能优化算法,集成Pro/Engineer参数化建模和ICEM网格划分工具以及Fluent仿真软件,在多学科优化平台modeFRONTIER上,搭建了一种自动优化设计流程。利用该流程,基于遗传算法(GA)对MIRA快背式模型车身几何外形进行了改型设计,得到了考虑车身气动阻力特性和横风稳定性的最优权衡设计解集。该结果使得气动阻力因数降低了5.2%,侧向力因数降低了5.8%。因而,实现了车身气动阻力和横风稳定性的多目标优化。     

基于PowerFlow的某重型牵引车外流场数值分析

在整车开发过程中,为更好地用车外流场的CFD分析为汽车气动外形进行设计和优化,文章针对某重型牵引车,利用基于LBM方法的大型商用CFD软件PowerFlow,建立了整车三维计算模型,并进行了外流场数值模拟,计算得到该重型牵引车的阻力系数为0.621,通过分析车身的压力分布及车身周围的速度分布等情况,提出了基于CFD分析结果的改进措施:在货箱前端和后端各加一个导流装置.结果表明:改进后整车风阻系数为0.589,较原来降低5.15％,效果较显著.该方法为整车气动性能设计提供了理论依据.     

集装箱半挂运输车气动特性的数值仿真及改进

为降低车身的气动阻力,文中应用CFD软件对某款集装箱半挂运输车简化模型进行数值仿真,以揭示车身周围空气流动的机理.首先分析了原车型的车身周围流场的流动特性,然后加装导流罩并研究改变其圆角半径和驾驶室与集装箱的间距对整车气动阻力系数的影响规律.     

不同几何参数车轮的汽车流场数值模拟研究

在以前研究的基础上对单个车轮进行了深入的仿真模拟,增加了对车轮辐板外形的模拟。通过对同一型号的、有不同辐板开孔的车轮进行分组研究发现,车轮几何参数的改变不仅影响车轮局部流动,还影响整个汽车的流场特性。进一步分析流场计算结果表明,车轮周围流场中涡量变化是引起汽车以及车轮气动阻力系数改变的主要原因。