基于计算流体动力学汽车外形的数值模拟的研究.pdf

国内图书分类号: TB126 国际图书分类号: 530 工学硕士学位论文基于计算流体动力学 汽车外形的数值模拟研究 硕士研究生: 周达顺 导师: 周超英教授 申请 学位: 工学硕士学科、专业: 机械电子工程所在单位: 深圳研究生院答辩日期: 2007 年12 月授予学位单位: 哈尔滨工业大学 Classified Index: TB126 : 530 Dissertation for the Master Degree of Engineering NUMERICAL SIMULATION INVESTIGATION OF AUTOMOBILE CONFIGURATION BASED PUTATIONAL FLUID DYNAMICS Candidate: Zhou Dashun Supervisor: Prof. Zhou Chaoying Academic Degree Applied for: Master of Engineering Specialty: Mechanical and Electronical Engineering Affiliation: HIT Shenzhen Graduate School Date of Defence: December, 2007 Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要 随着高速公路的发展和汽车车速的提高,人们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。特别是世界石油价格的上涨,使汽车的燃油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、经济性以及高速稳定性的重要途径。 目前,国内外汽车空气动力学研究主要采取理论分析、试验研究和数值模拟的方法。风洞试验是研究汽车空气空力学特性的传统方法,也是发现和验证理论和数值方法的手段,但它有投资大、周期长,有堵塞效应和地面效应等缺点。随着计算机技术的发展和数值模拟计算的兴起,基于 putational Fluid Dynamics) 的数值模拟在汽车空气动力学研究中占有越来越重要的作用,其应用范围也不断扩大。它已经能方便地获得汽车外流场特征和汽车空气动力学特性,初步计算出汽车的空气阻力系数, 为汽车选型提供依据。本论文首先回顾了国内外在 CFD 汽车外流场数值模拟领域的背景及研究现状,阐明了本文研究所具有的现实意义。其次,在建立汽车外流场的物理数学模型基础上,分析了汽车受到的力和力矩,确定了三维湍流控制方程并采用了ε? k 湍流模型。然后,应用 CATIA 软件建立了汽车的自由曲面模型,采用了结构化与非结构化网格相结合的方式划分网格。文中重点对 FLUENT 数值计算得到的结果进行了详细的讨论与分析, 得到了汽车外流场的特征和影响因素。最后, 对汽车细部进行了空气动力学优化分析,指出了影响汽车空气动力学特性的汽车造型方面的因素。本论文对汽车设计制造领域的汽车造型设计与选型以及气动优化具有一定指导作用。关键词计算流体动力学;汽车空气动力学;汽车外形;空气阻力系数; 数值模拟 -I- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 Abstract With the development of highway and the increase of au tomobile speed, the requirement of driving stability, s ecurity and inhabited comfort is higher than before. Especially wi th the increase of worl d’s oil price, economical performance of car has e an impo rtant item of auto mobile technology. Aerodynamic character dire ctly affects the dynamic, economical and driving stability performance, therefore, automo bile design based on aerodynamics is an important approach to improve the capabil ity of automobile referred above. The research on automobile aero