汽車外部流場的案例
CFX仿真實(shí)例 – 汽車外部流場
案例描述：
一個簡化了汽車幾何體，風(fēng)從車的尾部吹向，速度15 m/s。
? 采用一半的幾何仿真；
? 滑移邊界模擬外流；
? SST湍流模型模擬汽車表面流場；
? 忽略空氣的微弱壓縮。
1、新建并導(dǎo)入網(wǎng)格
1.1 新建一個CFX仿真項(xiàng)目，命名為“BluntBody”。
1.2 導(dǎo)入網(wǎng)格，右鍵軟件左側(cè)的Outline下面的Mesh > Import Mesh > CFX Mesh，選擇導(dǎo)入“BluntBodyMesh.gtm”，文末有下載。
2、計(jì)算域設(shè)置
SST湍流模型高精度預(yù)測流動的分離，但是要求邊界層最低10個網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)，本文為了節(jié)省計(jì)算時間，本文提供的網(wǎng)格是比較粗糙的。
軟件菜單欄Insert > Domain，命名為“BluntBody”。
3、邊界設(shè)置
3.1 相同條件的邊界進(jìn)行合并，此與本文的網(wǎng)格邊界命名有關(guān)，其實(shí)在邊界命名時候選擇相同邊界條件的邊界合并命名即可。
軟件頂部菜單欄Insert > Regions > Composite Region，命名為“FreeWalls”。
3.2 進(jìn)口邊界，軟件頂部菜單欄Insert > Boundary，命名為“Inlet”
3.3 出口邊界，軟件頂部菜單欄Insert > Boundary，命名為“Outlet”
3.4 滑移邊界，計(jì)算域的頂面和側(cè)面設(shè)置為滑移邊界。在滑移邊界處，剪應(yīng)力為0，流體不會減速；速度垂直滑移邊界為0；速度平行滑移邊界通過計(jì)算得到。
軟件頂部菜單欄Insert > Boundary，命名為“FreeWalls”。
3.5 對稱邊界，軟件頂部菜單欄Insert > Boundary，命名為“SymP”。
展開 汽車流場數(shù)值模擬及優(yōu)化設(shè)計(jì)
圖15 優(yōu)化后的汽車對稱面速度矢量圖
Fig.15 car symmetry plane velocity vector diagram after optimized
圖16所示為改進(jìn)后的汽車對稱面壓力云圖，將其與圖8進(jìn)行對比分析，從兩個壓力云圖的分析比較中我們可以很明顯地看到在安裝擾流板的汽車模型尾部上方產(chǎn)生了一個正壓力區(qū)，而下方產(chǎn)生的是負(fù)壓力區(qū)，從而降低了汽車尾部的升力，提高了汽車行駛過程中的安全性和操縱性。
圖16 優(yōu)化后的汽車對稱面壓力云圖
Fig.16 optimized car symmetry plane stress nephogram
我們還可以通過對是否安裝擾流板的汽車模型尾部阻力和升力的比較來分析他們尾部流場的變化情況，從而得出結(jié)論。表4所示為在V=100Km/h條件下階背式有無擾流板的汽車模型尾部阻力和升力：
表4 兩種車型尾部升力和阻力對比
沒有擾流板
有擾流板
尾部阻力
151.2053
181.3496
尾部升力
78.6838
-30.797
從上表中，不難發(fā)現(xiàn)安裝擾流板和導(dǎo)流板的汽車模型的尾部上方阻力明顯增大，升力同時也減小了，這大大增加了汽車行駛時的安全性以及汽車的易操控性。
5 結(jié) 論
本文利用UG建立階背式轎車物理模型，采用CFD技術(shù)對其進(jìn)行數(shù)值仿真模擬，得到其氣動力分析結(jié)果以及轎車壓力分布和尾部速度分布結(jié)果。為了提升轎車的流場性能，采取了安裝擾流板和導(dǎo)流板對汽車流場進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并再次對其進(jìn)行有限元分析。通過對比優(yōu)化前后的有限元仿真分析結(jié)果，可以得出，安裝擾流板和導(dǎo)流板的汽車模型的尾部上方阻力明顯增大，升力同時也減小了，大大增加了汽車行駛時的安全性以及汽車的易操控性。
展開 轉(zhuǎn)載，你知道汽車座艙內(nèi)流場嗎？
實(shí)現(xiàn)這樣的功能需求，汽車空調(diào)就不可或缺。隨著汽車技術(shù)的進(jìn)步，汽車空調(diào)逐漸成為標(biāo)準(zhǔn)配置。在汽車開發(fā)中，空調(diào)的性能就至關(guān)重要。
汽車空調(diào)相對于普通家用空調(diào)要復(fù)雜很多，這主要是因?yàn)檐噧?nèi)部的空間小，密封性、保溫性較差，夏季不可避免地受強(qiáng)陽光的輻射熱和外圍熱浪的烘烤，而發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷隨著車輛狀態(tài)不斷變化；冬季又常受外界高速流動的冷空氣以及冰雪的侵襲，有時甚至長時間的停在低溫室外中，加上人員上下車時的氣溫，發(fā)動機(jī)負(fù)荷變化引起的水溫波動等，都對空調(diào)系統(tǒng)的正常運(yùn)行和車內(nèi)舒適性產(chǎn)生影響。
空調(diào)系統(tǒng)在一般的整車研發(fā)項(xiàng)目當(dāng)中，貫穿于始終。從最初的整車使用范圍定義，項(xiàng)目開發(fā)需求，熱負(fù)荷計(jì)算，性能開發(fā)框架，綜合考慮性能，成本，開發(fā)周期等等因素。一般首先會先根據(jù)空調(diào)熱負(fù)荷需求，和空調(diào)零部件性能參數(shù)，進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)匹配分析。而后會進(jìn)行車內(nèi)流場和溫度性能CAE分析，包括采暖和降溫性能CAE評估，建立自身的評價標(biāo)準(zhǔn)，及時開展性能預(yù)判，風(fēng)險預(yù)警，性能優(yōu)化等工作。
采暖模式（主要是吹腳模式）
空調(diào)模式下，會分析車內(nèi)流場情況。主要包括氣流從空調(diào)風(fēng)口流出后在座艙內(nèi)的整體流動情況，也包括在車內(nèi)狹小的環(huán)境內(nèi)，如遇到座椅，乘員時如何流動，在某個切面內(nèi)如何流動，最終目標(biāo)是考察車內(nèi)流動情況，達(dá)到快速采暖/降溫的效果，提升乘員舒適性。當(dāng)然最終的性能須經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證，試驗(yàn)一般在環(huán)境倉中進(jìn)行。測試各模式下，空調(diào)風(fēng)量，車室內(nèi)測點(diǎn)溫度等。
經(jīng)過CAE分析和最終的試驗(yàn)驗(yàn)證，汽車的采暖/降溫指標(biāo)都須達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)（空調(diào)性能是強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)），當(dāng)然不同的汽車采暖降溫性能還是會有很大差別，如有些車型會出現(xiàn)如有不同空間位置的乘員冷熱不均，或是降溫/采暖速度不滿足需求，氣流速度或溫度讓你感覺不適等，都是考驗(yàn)空調(diào)系統(tǒng)開發(fā)能力的重要指標(biāo)。
展開 汽車發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道流場三維數(shù)值解析與優(yōu)化
汽車發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道流場三維數(shù)值解析與優(yōu)化
王志 帥石金 王建昕 黃榮華 王必 盧蓓
摘要:為了改進(jìn)EQ48BTAA增壓空空中冷柴油機(jī)性能,對發(fā)動機(jī)的高渦流進(jìn)氣道內(nèi)流場進(jìn)行了三維數(shù)值模擬,得到了不同氣門升程下詳細(xì)的流場結(jié)構(gòu).氣道性能評價參數(shù)(流量系數(shù)和氣流轉(zhuǎn)矩)的計(jì)算結(jié)果與穩(wěn)流試驗(yàn)臺的試驗(yàn)結(jié)果吻合較好.通過流場分析,找到了氣道不合理的部位,并應(yīng)用CAD/CAM/CFD集成的方法對氣道進(jìn)行了優(yōu)化.優(yōu)化后氣道流量提高了14%,渦流比降低了12%,改進(jìn)的氣道豫發(fā)動機(jī)匹配后,該柴油機(jī)的排放已達(dá)歐II標(biāo)準(zhǔn).
關(guān)鍵詞:汽車發(fā)動機(jī) 氣道 三維數(shù)值模擬 優(yōu)化
汽車發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道流場三維數(shù)值解析與優(yōu)化.pdf
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