不同RANS/LES混合模型的汽车气动噪声分析

采用Fluent UDF构造Realizable k-ε/LES、SST k-ε/LES和Spalart-Allmaras/LES 3种RANS/LES混合模型,并对汽车的气动噪声进行数值模拟。在近壁面采用RANS湍流模型求解,而远离物面的分离区域内的大尺度运动则用LES求解,将3种混合模型的计算结果与全LES湍流模型和风洞试验结果进行了比较。结果表明,3种混合模型对气动噪声的计算精度高于LES湍流模型;Realizable k-ε/LES和SST k-ε/LES混合模型数值模拟结果与试验值的相对误差均小于5%,而其中Realizable k-ε/LES混合模型更为准确和高效,消耗的计算资源更少。     

基于OpenFOAM的矩形断面涡激振动数值模拟

针对结构涡激振动数值模拟问题,以开源流体动力学计算软件OpenFOAM 3.0为平台建立结构涡激振动数值模拟方法,即将结构涡激振动问题简化为单自由度振子模型,采用Newmark-β法进行结构振动方程求解,应用OpenFOAM动网格求解器进行动网格计算与更新。以宽高比为5的矩形断面为例,首先采用3种不同的雷诺平均(RANS)湍流模型(即SST k-ω,k-ε和k-ω模型)进行风攻角为a=0°,2°,4°,6°时静止绕流计算,以检验不同湍流模型的计算精度;然后对矩形断面在0°风攻角下竖向涡振响应进行了数值模拟,并与已有文献和试验结果进行比较。研究表明:3种湍流模型的计算结果总体较为接近,且与试验结果较为吻合,其中SST k-ω湍流模型的计算结果与试验结果吻合相对最好;对于升力系数和升力矩系数,3种湍流模型的计算结果都与试验结果存在一定的差异;总体而言采用OpenFOAM的SST k-ω湍流模型所得静止矩形断面绕流计算结果与试验结果吻合较好。矩形断面涡激振动响应数值模拟结果与试验结果相比锁定风速区间有一定前移,且最大涡振振幅较试验结果略偏大。     

桥梁闭口箱梁三分力数值识别中的湍流模型比选

对以苏通桥断面为例的桥梁闭口箱梁模型进行了三分力系数CFD数值识别。分别采用不同湍流模型及近壁条件进行数值模拟,并将数值模拟结果与风洞试验值进行比较。同时使用层流模型采用加密网格进行数值模拟,对不同湍流模型模拟结果进行压力等值线的比较,通过识别得到的三分力系数和压力等值线,确定出闭口箱梁绕流数值计算最合理的湍流模型。     

Numerical Simulation of External Flow Field Around Low Drag Car and Its Error Analysis

通过模拟结果与试验数据的对比,考察网格和湍流模型对计算精度的影响.结果表明,对不同的湍流模型,须将y+值、边界层网格总厚度和宽高比控制在相应的范围内以获得更高的计算精度;在一定范围内计算误差会随着湍流区域网格的细化而减小;低雷诺数总括壁面函数和SST k-ω湍流模型相结合能获得比采用Standard K-ε模型更精确的计算结果.     

汽车外部复杂流场计算的湍流模型比较

采用Spalart-Allmaras模型、标准k-ε模型、RNG k-ε模型、R k-ε模型和雷诺应力模型对汽车外部复杂旋涡绕流进行了数值模拟。结果表明，RNG k-ε模型考虑了湍流中涡流因素影响和低雷诺数效应，可有效模拟汽车尾部和底部复杂旋涡流动结构，计算精度较高，且计算量小，是五种模型中较适于汽车外部复杂流场数值仿真计算的湍流模型。     

大桥护栏对桥梁定常气动力特性的影响

采用k-ε湍流模型封闭的雷诺时均N－S方程和建立在交错网格基础上压力－速度场迭代求解的SIMPLE算法，对大桥主梁节段模型的定常气动力特性进行了数值模拟，计算结果与风洞试验较为一致；在此基础上研究了护栏的高度和位置对桥梁气动力特性的影响，得到的结论对桥梁工程的优化设计有指导意义。     

汽车空调风道气动噪声仿真方法研究EI北大核心CSCD

为寻求汽车空调风道气动噪声一种高效高精度的仿真方法,基于德国整车企业联合发布的标准风道模型,对比研究了声类比法、直接模拟法和联合仿真分析法的优劣,并重点分析了声源面对声类比法精度的影响。首先,采用RNG湍流模型与SST k-ωDES模型分别对其稳态流场与瞬态流场进行求解,然后采用声类比法、直接模拟法和联合仿真法分别求解远场辐射噪声问题,仿真与试验结果表明:RNG湍流模型捕捉的风道内时均流场特征与PIV测量结果基本吻合; SST k-ωDES模型求解的风道内壁面脉动压力频谱仿真值与试验值基本一致;而在常用的几种仿真方法中,以出风口处环绕射流的可穿透面为声源面的声类比法求解精度最优。     

汽车空调风道气动噪声仿真方法研究

为寻求汽车空调风道气动噪声一种高效高精度的仿真方法,基于德国整车企业联合发布的标准风道模型,对比研究了声类比法、直接模拟法和联合仿真分析法的优劣,并重点分析了声源面对声类比法精度的影响。首先,采用RNG湍流模型与SST k-ωDES模型分别对其稳态流场与瞬态流场进行求解,然后采用声类比法、直接模拟法和联合仿真法分别求解远场辐射噪声问题,仿真与试验结果表明:RNG湍流模型捕捉的风道内时均流场特征与PIV测量结果基本吻合; SST k-ωDES模型求解的风道内壁面脉动压力频谱仿真值与试验值基本一致;而在常用的几种仿真方法中,以出风口处环绕射流的可穿透面为声源面的声类比法求解精度最优。     

基于K-epsilon模型的某大跨度渡槽桥梁风流数值模拟

采用流体力学计算软件ANSYS Fluent,建立某大跨度渡槽桥梁的三维湍流模型。为提高大跨度渡槽桥梁风流模拟的精确度,将Standard k-ε模型作为标准分析模型,验证另外两种修正后的两方程湍流模型（RNG k-ε模型、Realizable k-ε模型）的风流模拟效果。其中RNG k-ε模型和Realizable k-ε模型风流数值模拟均有良好的适用性,且对应不同分析工况选取不同的分析模型能够提高模拟的精确度。     

多开关电源密集排布散热设计与仿真分析

在对单个开关电源散热试验以及微波加热机电源柜的散热设计基础上,进行理论计算分析,建立了相应的三维仿真模型,对多热源流固耦合传热问题进行数值模拟仿真,采用Realizable k-ε湍流模型、标准壁面函数、压力速度耦合的算法进行数值计算,并在风扇旋转域采用稳态条件下的多运动参考系模型进行求解计算,对温度场、速度场以及压力场进行了分析,验证模型的散热特性和结构设计的合理性,为相关设备的设计、模拟、优化及应用提供有价值的数据。     

汽车表面湍流压力脉动计算精度的研究

通过运用脱涡模拟(DES)方法对两种网格尺寸和两种几何细节的模型进行计算流体动力学(CFD)分析,获得侧窗表面的湍流脉动声压级,并与风洞试验结果对比,结果表明:1 mm网格的精度较高,而2 mm网格在2 000 Hz以后出现明显误差;造型模型在100 Hz低频段的误差稍大于整车模型,但在中频和高频段的精度等同于整车模型。Q准则显示1 mm网格可捕捉尺寸更小而涡量更大的涡核,这也正是1 mm网格在高频段精度更高的原因。考虑到计算效率,建议采用造型模型进行湍流压力脉动的计算,且在侧窗区域使用1 mm的加密区。     

基于A柱-后视镜车内气动噪声数值模拟与预测

针对后视镜引起的前侧窗与车内气动噪声问题,采用计算流体力学(CFD)方法对某商用车进行车外后视镜区域数值模拟和车内噪声预测的研究。稳态分析采用RANS模型中SST(Menter)k-ω模型,瞬态分析采用基于SST(Menter)k-ω的分离涡模拟(DES);通过分析后视镜侧窗区域的稳态静压力与瞬态动压力、速度和涡量云图,揭示了因A柱后视镜而产生车窗表面的湍流压力脉动的机理;同时求解瞬态流场获得两侧车窗表面湍流压力脉动载荷。采用声学FEM方法将车窗表面湍流压力脉动作为边界条件来计算气动噪声的传播,基于车内声学空间不同频率的声压级云图分布规律,说明了车内气动噪声主要集中在中低频段和声压级最大的分布区域;驾驶员左耳旁声压级曲线展示了20-2500 Hz频段内声压级变化规律。最后进行实车道路滑行测试,证实了气动噪声在车速80-110 km/h时较为明显的结论;采用CFD结合声学有限元的方法可较为准确地预测车内100-2500 Hz气动噪声的声压级,为优化后视镜、降低驾驶室内气动噪声提供仿真和试验的技术方案。     

直背式轿车外流场数值模拟精度的研究

以简化的直背式轿车模型为研究对象,以商用计算流体力学软件STAR-CD为工具,应用不同的湍流模型和离散格式对轿车外流场进行了数值模拟,通过与试验结果的对比,研究了湍流模型和离散格式对直背式轿车外流场数值计算精度的影响,同时对SIMPLE算法及其两种修正方法PISO和SIMPISO算法的计算精度进行了比较。结果表明,高雷诺数Spalart-Allmaras模型和QUICK格式最适合汽车外流场的计算,采用SIMPISO算法的计算精度最高。     

Numerical Simulation on Tri-component Force Coefficient of Bridge Section

应用数值模拟方法研究桥梁断面的雷诺数效应,采用计算流体力学(CFD)软件FIUENT中的3种不同的湍流模型,即标准κ-ε模型、雷诺应力方程模型及Spalart-Allmaras模型,对流线形桥梁断面的三分力系数随雷诺数的变化进行数值模拟计算,并将数值计算结果与高雷诺数风洞试验结果进行比较.计算结果表明:数值模拟结果与风洞试验结果非常接近,阻力系数的最大误差不超过4％;升力系数的计算结果比试验结果要大,相对误差不超过3％;当雷诺数小于6.0×105时,升力矩系数的计算结果比试验结果要小,雷诺数大于6.0×105时,升力矩系数的计算结果比试验结果大,计算误差不超过6％.研究进一步证实了流线型轿梁断面存在着三分力系数的雷诺数效应.对于流线型桥梁断面,宜采用标准κ-ε模型对其三分力系数进行数值模拟计算,计算结果能够符合精度要求.     

SST湍流模型在汽车绕流仿真中的应用

采用基于k-w模型的SST(剪切应力输运)湍流模型，综合了k-w和k-ε湍流模型在边界层内外计算的优点，在数值试验和实际应用中表现出其准确及时预测分离的特性。计算结果与汽车模型在小型风洞中的试验结果比较吻合。尤其是关于湍流现象的模拟更是与现实物理情况一致。     

网格划分对汽车外流场数值计算影响的研究

基于Mira国际标模,采用三种网格方案,每种方案采用两种网格密度,研究其对汽车外流场仿真计算的影响,并与风洞试验数据进行对比。结果表明：三棱柱、四面体及六面体混合方案精度得到有效改善;完全六面体方案由于很难控制的低质量网格导致计算发散,挖掘六面体网格优势是今后的趋势;网格密度对仿真计算的影响主要是基于壁面层网格尺寸,在壁面函数有效范围内,适当减小其尺寸,可以使计算精度得到有效改善。     

某SUV底盘空气动力性能优化研究

汽车底盘空气动力性能优化对降低整车空气阻力和升力有重要影响,针对底盘区域进行空气动力性能优化设计是提升整车动力经济性的重要途径。针对某款运动型多用途汽车（Sport Utility Vehicle,SUV）开展整车外流场计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）仿真分析,对比了Realizable k-ε和SST k-ω两种湍流模型仿真精度,选用Realizable k-ε湍流模型进行底盘空气动力学方案设计。结合该SUV底盘特征及仿真流场分析结果,在尽可能降低整车成本的前提下,设计前保险杠下部阻风板、前轮挡板斜梯、副车架后部导流板、底盘中部护板以及尾部消音器造型优化共5种空气动力学方案,并进行了实车风洞试验验证。结果表明,5种方案对整车空气阻力性能提升均有不同程度的贡献,其中尾部消音器造型优化减阻效果明显,实车空气阻力系数降低2.99%;综合采用5种底盘空气动力学方案后空气阻力系数共降低5.16%,升力系数降低21.00%,有效实现节能降阻,并有助于提高整车行驶稳定性。     

轿车外流场CFD分析中常用k-ε湍流模型的对比

首先介绍了在CFD分析中常用的3种k-ε湍流模型及其适用性。然后针对某轿车的外流场分别用这3种k-ε湍流模型进行数值模拟,并与试验值进行了比较。结果表明,Realizablek-ε湍流模型具有较好的收敛性和精确性。     

桥梁河道三维水力与泥沙数值模型计算研究

从水动力和泥沙运动方程出发,采用雷诺时均的N-S方程,以k-ε双方程模型对紊流方程进行封闭,采用垂向分层的方法建立桥梁墩台冲刷的三维水动力模型。泥沙计算考虑悬移质和推移质泥沙输运,通过求解动网格方程更新整个计算域的网格坐标。通过数值模拟结果与模型试验结果的比较,建立的桥梁墩台冲刷数值模型具有较高的精度。     

长安轿车空气动力学性能的CFD研究

应用计算流体动力学技术,选用可实现k-ε模型和非平衡壁面函数,建立一款长安轿车的外表面及其外流场模型(采用12mm和8mm两种网格尺寸),对其进行流体动力学仿真,求得气动阻力与升力系数,并和风洞试验结果做了对比。结果表明,采用细网格模型的仿真结果较为精确,气动阻力系数与试验值的误差仅为4.4%。