資料介紹
本論文以某轎車為例,車身數(shù)據(jù)取自實(shí)際產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù),利用目前通用的CAD軟件UG,構(gòu)建本轎車的1:5模型,構(gòu)件幾何模型,導(dǎo)入STAR-CD前處理器時(shí)生成轎車表面網(wǎng)格,利用網(wǎng)格自動(dòng)生成和人工干預(yù)的方法劃分計(jì)算網(wǎng)格。然后進(jìn)行求解域的設(shè)定,求解單元的選擇,控制參數(shù)的設(shè)定,求解方法和數(shù)學(xué)模型的選擇,以及邊界條件的確定等。接著在STAR-CD中進(jìn)行數(shù)值模擬,進(jìn)行空氣阻力系數(shù)與試驗(yàn)值的對(duì)比,確定了外流場(chǎng)改進(jìn)方案:對(duì)計(jì)算域的網(wǎng)格進(jìn)行局部細(xì)化,利用移動(dòng)地板條件進(jìn)行地面效應(yīng)模擬。再次進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,輸出了該轎車的三維速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、能量耗散及湍能,利用尾流積分法求阻力,探討了轎車的外流場(chǎng)和尾流場(chǎng)的速度、壓力特性,研究了其尾流結(jié)構(gòu)和湍流特性,這項(xiàng)工作對(duì)于預(yù)測(cè)和改進(jìn)汽車的氣動(dòng)性能和指導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計(jì)具有重要意義。
第一章 緒 論.........................................................................................1
1.1 空氣動(dòng)力學(xué)概述......................................................................................1
1.1.1 空氣動(dòng)力學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀.............................................................1
1.1.2 空氣動(dòng)力學(xué)的重要意義.............................................................1
1.2 計(jì)算流體力學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀......................................................................3
1.2.1 計(jì)算流體力學(xué)的發(fā)展.................................................................3
1.2.2 汽車流場(chǎng)數(shù)值模擬的發(fā)展.........................................................4
1.3 論文思路和所做的工作..........................................................................4
1.3.1 本文的研究方案.........................................................................4
1.3.2 本文研究的內(nèi)容和意義.............................................................5
第二章 轎車外流場(chǎng)數(shù)值模擬的理論基礎(chǔ)..........................................7
2.1 數(shù)值模擬基礎(chǔ)理論..................................................................................7
2.2 計(jì)算流體力學(xué)基礎(chǔ)理論..........................................................................8
2.3 數(shù)值仿真的主要方法............................................................................10
2.3.1 NS方程組的近似.....................................................................10
2.3.2 統(tǒng)一線性方法——面元法.......................................................11
2.3.3 非線性方法...............................................................................14
2.3.4 區(qū)分法.......................................................................................15
2.4 轎車外流場(chǎng)的控制方程........................................................................15
第三章 轎車外流場(chǎng)的數(shù)值模擬........................................................18
3.1 STAR-CD簡(jiǎn)介.......................................................................................18
3.1.1 STAR-CD概述..........................................................................18
3.1.2 STAR-CD的主要特性..............................................................19
3.1.3 STAR-CD的組成......................................................................19
3.2 轎車模型的建立和網(wǎng)格劃分................................................................2
3.2.1 轎車模型的生成.......................................................................21
3.2.2 空間網(wǎng)格區(qū)域的劃分和網(wǎng)格的形成.......................................22
3.2.3 汽車三維數(shù)值模擬的網(wǎng)格的拼接及完成...............................23
3.3 轎車外流場(chǎng)的邊界條件及方程離散....................................................25
3.3.1 湍流模型...................................................................................25
3.3.2 邊界條件的確定.......................................................................25
3.3.3 控制方程的離散.......................................................................27
3.4 轎車外流場(chǎng)的數(shù)值模擬結(jié)果................................................................29
3.4.1 轎車外流場(chǎng)的數(shù)值模擬結(jié)果...................................................29
3.4.2 計(jì)算值與試驗(yàn)值的對(duì)比...........................................................32
3.5 網(wǎng)格細(xì)化后的數(shù)值模擬結(jié)果................................................................33
3.5.1 計(jì)算網(wǎng)格加密...........................................................................33
3.5.2 邊界條件的改進(jìn).......................................................................34
3.5.3 計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比...................................................36
3.6 尾流積分法求阻力................................................................................37
3.6.1 試驗(yàn)法尾流積分法求阻力.......................................................37
3.6.2 有限體積法數(shù)值積分仿真.......................................................39
3.6.3 計(jì)算結(jié)果分析...........................................................................43
第四章 轎車外流場(chǎng)的數(shù)值模擬結(jié)果分析........................................45
4.1 轎車流場(chǎng)的組成....................................................................................45
4.1.1 轎車的內(nèi)流場(chǎng)...........................................................................45
4.1.2 轎車的外流場(chǎng)...........................................................................46
4.2 轎車外流場(chǎng)分析....................................................................................47
4.2.1 轎車外流場(chǎng)壓力分析...............................................................48
4.2.2 轎車外流場(chǎng)速度分析...............................................................49
4.3 轎車尾流場(chǎng)分析....................................................................................53
4.3.1 尾流場(chǎng)的速度分析...................................................................54
4.3.2 尾流場(chǎng)的壓力分析...................................................................58
4.3.3 尾流場(chǎng)的湍流特性...................................................................60
4.3.4 尾流場(chǎng)的控制...........................................................................64
第五章全文總結(jié)..................................................................................65
參考文獻(xiàn)...............................................................................................67
致謝.......................................................................................................70
摘要..........................................................................................................I
ABSTRACT..........................................................................................IV
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