汽車流場分析的案例
旋轉機械 流場分析｜基于STARCCM+的多翼離心風機流場分析
04
流場分析
下面對設計工況下的風機內部流場進行分析。截取葉輪中間位置的 XY 截面與XZ 截面，網格如圖8所示。在XZ截面上建立速度矢量Vxz的流線分布，如圖10所示。從圖中可見流量大部分靠近蝸殼出口側流動，并且在蝸殼中形成了非常明顯的上下兩個二次渦流，這是蝸殼中主要損失之一。其主要的成因是軸向上流動分布不均，造成上下壓力不平衡而形成的二次流動。在XZ截面上建立徑向速度的矢量分布圖，如圖11所示。徑向速度間接代表了葉輪進出口的流量分布。從圖中可以更加明顯的看到流量在軸向上分布非常不均勻，其主要原因是空氣從外界進入葉輪前由于多翼離心風機軸面流道的特點，無法使軸向進氣能很好的均勻的導出徑向出氣，所以無法避免的造成了軸向速度分布不均勻。從優化的角度需要對軸面流道和進氣裝置的導流特性進行優化。
圖8 XZ、XY截面示意圖
圖9 XY截面葉輪示意圖
在XY截面上，建立面上葉輪內部Vxy矢量的相對速度流線分布圖，如圖12所示。圖中可見葉輪間都或多或少的存在葉間渦，其中約有 2/5 的流道中渦占據一半位置以上，在流量集中區域渦相對較小，但仍然存在。因此葉間渦的作用對多翼離心風機中的影響不可忽視。
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前言
第1章 FLOTRAN流體分析概述
1.1 FLOTRANCFD分析的概念
1.2 FLOTRAN分析類型
1.2.1 層流分析
1.2.2 湍流分析
1.2.3 熱分析
1.2.4 可壓縮流動分析
1.2.5 非牛頓流動分析
1.2.6 多組份傳輸分析
1.2.7 自由表面分析
第2章 FLOTRAN分析的基本原理
2.1 FLOTRAN單元的特點
2.1.1 FLUIDl41單元
2.1.2 FLUIDl42單元
2.2 FLOTRAN單元的局限性
2.3 FLOTRAN分析步驟
2.3.1 確定問題的區域
2.3.2 確定流體的狀態
2.3.3 生成有限元網格
2.3.4 施加邊界條件
2.3.5 設置FLOTRAN分析參數
2.3.6 求解
2.3.7 檢查結果
2.4 FLOTRAN單元相關文件
2.4.1 結果文件
2.4.2 打印文件
2.4.3 殘差文件
2.4.4 重啟動文件
2.4.5 FLOTRAN重啟動分析（續算）
2.5 提高收斂性和穩定性的常用的工具
2.5.1 松弛系數
2.5.2 慣性松弛
2.5.3 修正的慣性松弛
2.5.4 人工粘性
2.5.5 速度限制
2.5.6 面積積分階次
2.6 評價FLOTRAN分析
2.7 驗證結果
第3章 FLOTRAN流體的基本屬性
3.1
展開 汽車流場數值模擬及優化設計
圖15 優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所示為改進后的汽車對稱面壓力云圖，將其與圖8進行對比分析，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生了一個正壓力區，而下方產生的是負壓力區，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，不難發現安裝擾流板和導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 論
本文利用UG建立階背式轎車物理模型，采用CFD技術對其進行數值仿真模擬，得到其氣動力分析結果以及轎車壓力分布和尾部速度分布結果。為了提升轎車的流場性能，采取了安裝擾流板和導流板對汽車流場進行優化設計，并再次對其進行有限元分析。通過對比優化前后的有限元仿真分析結果，可以得出，安裝擾流板和導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 CFX仿真實例 – 汽車外部流場
案例描述：
一個簡化了汽車幾何體，風從車的尾部吹向，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、新建并導入網格
1.1 新建一個CFX仿真項目，命名為“BluntBody”。
1.2 導入網格，右鍵軟件左側的Outline下面的Mesh > Import Mesh > CFX Mesh，選擇導入“BluntBodyMesh.gtm”，文末有下載。
2、計算域設置
SST湍流模型高精度預測流動的分離，但是要求邊界層最低10個網格節點，本文為了節省計算時間，本文提供的網格是比較粗糙的。
軟件菜單欄Insert > Domain，命名為“BluntBody”。
3、邊界設置
3.1 相同條件的邊界進行合并，此與本文的網格邊界命名有關，其實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，計算域的頂面和側面設置為滑移邊界。在滑移邊界處，剪應力為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 
轉載，你知道汽車座艙內流場嗎？
實現這樣的功能需求，汽車空調就不可或缺。隨著汽車技術的進步，汽車空調逐漸成為標準配置。在汽車開發中，空調的性能就至關重要。
汽車空調相對于普通家用空調要復雜很多，這主要是因為車內部的空間小，密封性、保溫性較差，夏季不可避免地受強陽光的輻射熱和外圍熱浪的烘烤，而發動機的轉速、負荷隨著車輛狀態不斷變化；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，發動機負荷變化引起的水溫波動等，都對空調系統的正常運行和車內舒適性產生影響。
空調系統在一般的整車研發項目當中，貫穿于始終。從最初的整車使用范圍定義，項目開發需求，熱負荷計算，性能開發框架，綜合考慮性能，成本，開發周期等等因素。一般首先會先根據空調熱負荷需求，和空調零部件性能參數，進行空調系統匹配分析。而后會進行車內流場和溫度性能CAE分析，包括采暖和降溫性能CAE評估，建立自身的評價標準，及時開展性能預判，風險預警，性能優化等工作。
采暖模式（主要是吹腳模式）
空調模式下，會分析車內流場情況。主要包括氣流從空調風口流出后在座艙內的整體流動情況，也包括在車內狹小的環境內，如遇到座椅，乘員時如何流動，在某個切面內如何流動，最終目標是考察車內流動情況，達到快速采暖/降溫的效果，提升乘員舒適性。當然最終的性能須經過試驗驗證，試驗一般在環境倉中進行。測試各模式下，空調風量，車室內測點溫度等。
經過CAE分析和最終的試驗驗證，汽車的采暖/降溫指標都須達到標準（空調性能是強制標準），當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，都是考驗空調系統開發能力的重要指標。
展開 酒店套房室內空調流場溫度場分析
針對之前的一個咨詢課題，總結了一下，簡單介紹了室內空調流場分析和熱場分析的基本方法，根據CAD圖紙來建立室內的三維圖，其中考慮了室內墻的厚度，和室外玻璃，不同墻等材料，室內燈泡，電器，床，等家具家電折算為體熱源平攤到室內中，考慮太陽光的輻射作用，主要從玻璃墻處進入室內，設置為面熱源進入計算域，模型的CAD圖紙如下所示：
根據該CAD建立幾何3維幾何模型如下所示：
其中天花板進行了隱藏處理，建立中央空調入風口和出風口，玻璃窗戶，外墻，內墻等，進行網格劃分，如下所示：
室內房間主要有空氣對流傳熱，墻的導熱，和玻璃窗戶的輻射，通過數值分析，設置檢測點和觀測平面內空氣的流場分布來優化空調入風口和出風口的位置，為中央空調的布置提供部分依據，外墻，內墻，玻璃等材料的物性參數由測量所得，通過計算可以得到以下結果。
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展開 汽車發動機進氣道流場三維數值解析與優化
汽車發動機進氣道流場三維數值解析與優化
王志 帥石金 王建昕 黃榮華 王必 盧蓓
摘要:為了改進EQ48BTAA增壓空空中冷柴油機性能,對發動機的高渦流進氣道內流場進行了三維數值模擬,得到了不同氣門升程下詳細的流場結構.氣道性能評價參數(流量系數和氣流轉矩)的計算結果與穩流試驗臺的試驗結果吻合較好.通過流場分析,找到了氣道不合理的部位,并應用CAD/CAM/CFD集成的方法對氣道進行了優化.優化后氣道流量提高了14%,渦流比降低了12%,改進的氣道豫發動機匹配后,該柴油機的排放已達歐II標準.
關鍵詞:汽車發動機 氣道 三維數值模擬 優化
汽車發動機進氣道流場三維數值解析與優化.pdf
展開 基于Hypermesh前處理與Fluent、Optistruct求解器的流固耦合分析（一）流場計算
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一、概述
隨著計算科學以及數值分析方法的不斷發展，流固耦合或交互作用 （fluid structure coupling 或 fluid structure interaction）研究從 20 世紀 80 年代以來，受到了世界學術界和工業界的廣泛 關注。流固耦合問題是流體力學（Computational Fluid Dynamics，CFD）與固體力學 （Computational Solid Mechanics，CSM）交叉而生成的一門力學分支，同時也是多學科或多物理場研究的一個重要分支，它是研究可變形固體在流場作用下的各種行為以及固體變形對流場影響這二者相互作用的一門科學。了解流固耦合對于許多產品的設計至關重要。如果不考慮流體與固體之間的相互影響，則會導致產品性能被過高或過低估計。
流固耦合一般分為單向耦合與雙向耦合。如果結構變形非常小，并且可以認為結構的變形幾乎不會對流場的各項參數產生影響，或產品本身不允許在流體的作用下發生較大的變形，這種情況下只需要先求解出流體與固體界面上的壓強數據，并將壓強數據傳導到固體的表面進行結構力學計算。然而，如果結構發生大變形，流體的速度和壓力場就會因此發生改變，此時我們需要將其作為雙向耦合問題進行多物理場分析：流體流動和壓力場會影響結構變形，而結構變形又反過來影響流體的流動和壓力。實際工況中選擇進行單向耦合分析還是雙向耦合分析需要根據實際產品及作用工況進行判斷。
本文將執行一個單向流固耦合分析流程，先在Hypermesh前處理器進行流體域的建立和CFD網格劃分，然后導入至Fluent求解器進行流場計算，得到流體與固體界面的壓強信息，隨后將Fluent中計算得到的壓力信息映射至結構網格上，并使用Optistruct求解器進行結構力學分析。
展開 OpenFOAM計算汽車流場，包含算例全部OpenFOAM計算文件 ￥15
OpenFOAM計算汽車流場，包含算例全部OpenFOAM計算文件
PAW焊接熔池_小孔流場與熱場動態行為的數值分析
PAW焊接熔池_小孔流場與熱場動態行為的數值分析.1.rar
PAW焊接熔池_小孔流場與熱場動態行為的數值分析2.rar
流場分析：基于STAR CCM+軸流風葉仿真分析
圖6 仿真風量對比圖
06
流場分析
湍動能的大小反應了壓力的脈動程度，湍動能越大說明壓力脈動越大。
消聲器流場分析
問題描述：xiaoyinqi流場分析
問題類型：流體分析
分析人：技術鄰 異色天空
簡述：
噪聲是衡量壓縮機品質的主要指標之一。在壓縮機噪聲的構成中，因氣流壓力脈動造成的空氣動力噪聲所占比例最高。這種噪聲主要產生在進排氣端，且相比之下進氣噪聲較強。
綜合以上信息，通常采用吸氣xiaoyinqi來控制氣缸腔內因制冷劑壓力脈動產生的輻射噪聲。另外，結合軟件分析xiaoyinqi的流場和聲場，采集數據對其進行設計優化，成為降低壓縮機噪聲的有效途徑。
模型：
壓力場分布：
速度場分布：
小結：
壓力損失是描述xiaoyinqi綜合性能的一個重要指標。在滿足降噪要求的同時，進出口端的壓力損失越小越好。由Fluent軟件計算可看出，隨著壓縮機排量的增加，入口速度的提高，該xiaoyinqi進出口端的壓力損失由212.69Pa增加到1573.43Pa，xiaoyinqi的效率降低。
氣體從進口管出口處以射流的形式進入，所以xiaoyinqi的一側面的所受壓力偏大。在消音腔內，氣流會與腔內流速較低的氣體混合，形成小范圍的旋渦，造成能量耗散和損失。隨后，氣體經過消音腔的緩沖進入排氣管，排出xiaoyinqi。總的來看，吸氣xiaoyinqi內部的速度場比較均勻，對氣體在消聲器內的流動影響不大。
展開 發動機SCR流場分析
發動機SCR流動分析.pdf
某鋼廠180平脫硫除塵器流場分析 ￥15
同時為保證袋除塵器在運行時氣流均布性及運行阻力滿足要求，對該除塵器進行CFD模擬分析，并提出導流優化方案。
二、計算模型及邊界條件
2.1 計算模型建立
180平脫硫除塵器三維模型如下：
三維模型
袋室流量監測面位置示意
2.2 邊界條件
計算參數如下，總煙氣量為666134m3/h，煙氣溫度150℃。進口邊界條件為速度進口，進口直徑為6.9m，計算進口風速為4.95m/s，水力直徑為6.9m，湍流強度為2.72%，氣體密度為0.808kg/m3，氣體粘度為2.38E-05Pa·s。出口邊界條件為壓力出口，壓力值為0Pa。湍流模型采用標準k-ε模型，壁面函數為標準壁面函數，固壁面設置為無滑移壁面。濾袋表面設定為多孔跳躍邊界。
3 仿真結果
為保證除塵器安全穩定運行，需保證：
避免殼體側壁進風口風速過大，導致局部阻力上升；
防止濾袋表面風速過高，致使運行過程中破袋風險增加；
在煙道內增加導流措施，保證各袋室流量分布均勻；
當每個灰斗內累計飛灰重量達30t時，灰斗內氣流流速不宜過高，以免出現揚塵現象。
經過仿真模擬，設備模擬運行狀態如下：
展開 垃圾焚燒SCR脫硝裝置流場模擬分析 ￥20
<p class="ql-align-center"><br></p><p class="ql-align-center"><br></p><p class="ql-align-justify"><strong>一、項目簡介</strong></p><h3>本次模擬對象為垃圾焚燒SCR脫硝裝置，常見的流場問題及優化措施</h3><p>問題1：煙氣分布不均</p><p>原因：煙道轉彎、變徑導致離心力或慣性力，使煙氣偏向一側。</p><p>措施：加裝導流板（Turning Vanes），這是最常用的優化手段，用于平穩地引導煙氣，均勻分布。</p><p>問題2：氨/煙混合不均</p><p>原因：噴氨格柵（AIG）設計不合理，或氨噴射流與主煙氣動量不匹配。</p><p>措施：優化噴氨格柵各噴口的流量分配；在AIG下游加裝靜態混合器，增強湍流混合；確保足夠的混合距離（AIG到催化劑層之間的直管段長度）。</p><p>問題3：飛灰沉積和磨損</p><p>原因：存在低速區、死角或尖銳凸起。</p><p>措施：優化煙道和反應器形狀，消除死角；對可能發生磨損的部位（如導流板迎風面）采用防磨設計（如加裝防磨片）。</p><p>問題4：溫度不均或偏低</p><p>原因：鍋爐負荷波動，爐膛燃燒不均，省煤器出口煙溫不均。</p><p>措施：從鍋爐運行調整入手；在煙道設計上，可采用煙氣旁路或省煤器分級等技術來精確控制SCR入口煙溫。</p><p><br></p><p>根據已知的流場問題和措施，分析該裝置運行的關鍵指標，即如何盡可能保證反應器內催化劑表面的煙氣速度及氨濃度（NH3/NOx）均布性，以確保脫硝效率和氨逃逸量滿足要求；現通過CFD模擬，并添加適當的導流板及擾流板，確保SCR反應器中的氣流均布及氨氮混合均勻。
展開 