客车外围三维流场的数值模拟计算.pdf

大连理工大学
硕士学位论文
客车外围三维流场的数值模拟计算
姓名:张义慧
申请学位级别:硕士
专业:车辆工程
指导教师:宋振寰;于长吉

摘要
发连夕卜围绕流流场非常复杂,采用的方法对其进行数值模拟
非常必要。本文应用软件,选用了一二湍流
模型,对两种客车的外流场进行了数值模拟与分析。文中给出了客车
纵向对称面上及其尾部局部、尾部涡区横截面处的流速矢量图,还给
出了客车的压力分布图。通过表面积分计算的方法,还可以得到客车
所受到的气动力的六个分量,从而可以进一步得到阻力系数和升力系
数。并将最终结果进行了比较。
关键词
流场
数值模拟
一‘模型
一‘










一￡
第一章绪论课题名称研究领域课题研究意义和应用价值客车外围三维流场的数值模拟计算本课题作为我校车辆工程专业学科建设的基础研究之一,以客车车身为研究目标,通过現软件对其外围三维流场进行数值模拟,得到客车外围三维流场及压力分布,计算其升力系数和车身造型和空气动力学特性。.芯科悼掌ρУ囊庖汽车空气动力学是研究空气流经汽车时的流动规律及其与汽车相互作用的~门学科。汽车空气动力特性是汽车的重要性能,它是指汽车在流场中所受到的以阻力为主的包括升力、侧向力的三个气动力以及相应的力矩戳至的作用而产生的车身外部和内部的气流特性、侧风稳定性、气动噪声特性、泥土、灰尘的附着和上卷、刮水器上浮以及发动机冷却、驾驶室内通风、空气调节等特性。概括的说,汽车的流场包括车身外部流场和内部流场。由于高等级公路的发展、汽车车速的提高对汽车的操纵稳定性、安全性、舒适性提出了越来越高的要求,特别是由于世赛能源危机,石油价格上涨,使改善汽车的燃料经济性成为汽车技术的重要课题。汽车空气动力特性对汽车的动力性、经济性和操纵稳定性有直接的影响。设计空气动力特性良好的汽车,是提高汽车动力性、经济性的重要途径,而高速汽车的空气动力稳定性是汽车高速、安全行驶的前提。因此,汽车的空气动力特性已经成为汽车行业的重点研究方向之一。赜谄档哪诹魈匦裕韭畚牟挥杼教当汽车在水平路面匀速行驶时,行驶阻力由滚动阻力和气动阻力构成。汽车行驶时的气动阻力与车速的平方成正比,当汽车速度逐渐增加时,气动阻力在所有阻力中的比重逐渐增加,一般的轿车,当速度增加到公里/小时以上时,气动阻力将等于滚动阻力;当车速继续增大时,气动阻力将超过滚动阻力。在最大驱动力时,在一定的车阻力系数,研究汽车在高速行驶状态下的气动特性,以期达到较好的大连理工大学硕士论文
重及其它因素不变的情况下,最高车速取决于气动阻力系数巳和气动气动阻力系数。近似成反比关系。气动阻力增加,会导致加速能力下升力系数!汽车的加速能力首先取决于发动机的加速特性,同时还与汽车的降,当汽车达到最大速度时,其加速度的值就降低到零。气动阻力直接影响着汽车的燃油经济性。超过./痟约为%左右,普通客车约为%。空气阻力系数5慕档徒ǜ纳迫油的经济性。%,当以痟高速行驶时,燃油经济性空气动力直接影响着汽车的操纵稳定性,升力和纵倾力矩都将减少车轮与路面问的压力,使转向轮失去转向力,驱动轮失去牵引力,增加行驶的危险性,在高速行驶时,这种情况极其危险,直接关系到乘综合来看:空气动力对汽车性能的影响的项目主要有:年,被称为“中华第一路”的沪宁高速公路正式开通,它要求在沪宁高速公路上营运的客车,运行时速不得低于/的谝有空调、音响、电视和航空座椅等一流设施。客运企业选用的行驶时,小型客车用于克服气动阻力的燃油消耗量占总燃油消耗量的竟能改善%左右。坐人员的生命安全。性经性图空气动力对汽车影响大连理工大学硕士论文汽车性能特征使济性驱动性能最高车速发动机冷却燃油经济性材料消耗性造线路保持性视野度灰尘污染通风全适制动器冷却价可见有效空间声用空噪调——
汽车空气动力学研究发展现状由于我国的汽车工业发展起步晚,技术上一直比较落后,很多厂辆客车几乎都是从国外进或国内组装的,国产客车高速行驶几分钟就得趴下来,因为在高速状态下,国产客车的气动特性、稳定性、安全性、可靠性舒适性都很差,根本适应不了高速的要求。国产客车正常时速一般只能保持在痟。国产客车虽然发展迅速,但却恰恰同高速公路的增速脱了节。所以应当从设计和生产技术上加以改进,而设计气动特性合理的外形是其中非常重要的一个方面,本课题是即在这样一个严峻的形势下提出的。.τ檬捣椒D馄盗鞒〉难芯恳庖在传统的汽车空气动力学研究中,大多采取风洞实测的方法,造价高、耗资大,在一般的经济条件下根本无法进行。随着计算机硬件软件的发展和湍流理论的深入研究和应用,把扑懔魈辶ρ应用于汽车设计成为可能,从而把原来只能在风洞中进行的