汽车外流场的数值计算与分析

汽车外流场的数值计算与分析

一、轿车外流场的数值计算和分析(论文文献综述)

张文全[1](2019)在《某SUV车型天窗和侧窗气动噪声分析与优化》文中提出近年来,随着汽车行驶速度的提升以及对机械噪声和轮胎—路面噪声的有效控制,气动噪声水平逐渐成为决定消费者购买选择和提升品牌整体形象的关键因素。汽车风噪问题一直饱受消费者诟病。汽车风振噪声是由行驶中的汽车内外气流相互作用引起的压力脉动导致,直接影响汽车的舒适性。因此对汽车天窗、侧窗及后视镜的气动噪声研究具有重要的理论意义和应用价值。本文结合实车道路实验和数值分析两种方法,对天窗和侧窗开启时的汽车风振噪声现象进行分析,并在此基础上提出有效的优化措施。主要研究内容如下:(1)基于N-S方程,推导气动噪声计算公式,得出有效预测天窗风振频率的经验公式。(2)分别对天窗开启和侧窗开启两种模型进行仿真计算,分析天窗和侧窗风振噪声特性,并结合实车道路实验进行对比验证。(3)基于仿真和实验结果,对天窗和侧窗风振噪声进行优化。通过设计实验方法,针对天窗风振现象,设计不同尺寸和角度的导流板来抑制天窗风振噪声;针对侧窗风振现象,通过在后视镜和三角窗位置加导流槽并优化其尺寸与安装位置,来控制侧窗风振噪声。(4)分别对安装三种不同造型后视镜的模型进行仿真分析,研究三种后视镜模型对汽车外流场的影响。通过上述分析与优化,天窗加导流板后,噪声幅值较初始状态降低了18.2dB,天窗风振现象基本消失;左前侧窗区域,后视镜内侧加单排导流槽,侧窗风振现象明显被抑制,噪声下降了17.6dB。两种优化方式都取得了明显的效果,为以后的设计和研究工作奠定了基础。

陈明[2](2019)在《基于某SUV车型外流场的网格分区方法研究》文中指出随着人民生活水平的不断提升,以及国家路桥等基础建设的飞速发展,汽车成为人们日常生活中的主要代步工具,截至2018年6月底,全国机动车保有量达到3.19亿辆。汽车的大量使用造成了能源的紧缺,因此有效地降低汽车油耗受到更多的关注,而降低汽车风阻系数是降低汽车油耗的一个重要途径。汽车外流场的研究对于汽车风阻系数的降低至关重要,目前汽车外流场的研究方法主要有风洞试验研究和数值仿真研究,其中风洞试验方法具有成本高、周期长等缺点,而随着计算机技术的不断发展,以及湍流计算模型的不断完善,计算流体力学(CFD)在汽车外流场研究中的应用越来越受到国内外学者的重视。但是在汽车外流场数值计算的研究中,目前主要集中在求解方程、求解方法、湍流模型以及网格类型等方面,而对网格划分方式研究较少。本文创造性地提出了网格分区控制技术这一网格划分方法,即根据几何面的特征尺寸大小,以及零部件在外流场分析中的贡献量,对不同零部件采用不同的网格大小进行划分。该技术的应用,旨在保证计算收敛性和准确性的前提下,减少网格数量从而减少计算时间。通过对某车型采用四种不同网格类型(纯四面体、混合四面体、切割体、多面体)的网格划分方法,以验证不同网格类型在汽车外流场中的适用性。结果显示,在相同网格尺寸和网格分区控制条件下,切割体网格的计算结果最贴近试验结果,同时具有网格数量少,网格质量高以及计算时间短等优点。通过对N-S方程及湍流模型的深入研究,本文在数值计算中采用精度较高且占用资源较少的Realizablek-?模型作为湍流模型,结合网格分区控制技术以及切割体网格划分方法,计算结果与吉林大学汽车风洞试验结果高度吻合,风阻系数误差不到1.6%,且局部表面压力误差小于10%,仿真结果具有较高的准确性。本文提出的网格分区控制技术以及网格类型和计算模型的选用提高了汽车外流场仿真结果的准确性,同时大量地节省了汽车外流场仿真中占用的计算资源和时间。文中分析并总结了仿真结果中压力场、速度场以及湍动能的变化规律与汽车表面结构的相互关系,为进一步降低汽车风阻提供有效的理论支持。该技术的应用可进一步提高汽车研发优化效率,对缩短汽车开发周期具有较大的促进作用。

夏冰[3](2017)在《敞篷轿车气动特性研究》文中认为随着国民经济的快速增长,道路状况的逐步改善,汽车已成为人们不可缺少的代步工具。人们追求汽车的动力性、经济性和安全性的同时,对汽车的个性化诉求逐渐显现。敞篷轿车不仅能满足人们的个性化需求,也能给乘员良好的户外感。但敞篷轿车独特的车身型式容易造成风阻系数偏高,其开放式的座舱无法通过隔绝、密封等措施隔绝噪声,容易影响乘员的乘坐体验。因此,在敞篷轿车的设计初期阶段就必须对其综合气动性能进行预估与优化。本文以计算流体力学和气动声学为理论基础,基于CFD流体仿真平台Fluent对敞篷轿车的流场特征和气动噪声进行了全面探讨。从其车身结构、气流速度和车身压力分布等角度探究其风阻系数偏大的根源,确定了对风阻系数影响较大的局部车身因子;通过对不同车速的敞篷轿车流场分布对比,归纳了座舱附近流场的速度分布随车速的变化规律;通过对头部区域附近风阻的量化评价,确定了易受气流干扰的局部区域,并给出了相关措施进行改进,发现在后排靠枕后方增加挡风板能有效降低后排乘员附近气流速度,但导致了风阻系数的增加,阶背式车身不仅能改善流场环境,对气动阻力也影响较小。在噪声学科的研究中,采用宽频带噪声源模型对敞篷轿车的声源位置进行初步预测,获得了主要的声源部位;基于大涡模拟(LES)对敞篷轿车时域上的流场变化进行了分析,并结合不同车速、不同采集点的噪声频谱特性对敞篷轿车噪声机理进行了探究,分析结果表明:敞篷轿车噪声主要为不同尺度的涡与车体相互作用产生的宽频带噪声,前后排乘员声压级差异较大,耳部声压级与车速基本表现为线性关系。气动阻力和气动噪声是两种不同的流体力学现象,本文在全局优化造型思想的基础上,对风阻、风噪进行多目标优化。通过综合稳态和瞬态流场的分布特征,确定了对整车气动特性影响较大的车身参数和变化范围,基于近似模型构建了多学科的气动优化框架,获得了相关因子与气动阻力和气动噪声之间的响应规律,采用多岛遗传算法进行全局寻优,获得低阻、低噪并且座舱流场环境相对较好的车身参数方案。本文对敞篷轿车气动阻力、气动噪声机理的探究和多学科的气动造型优化方法的摸索,不仅为敞篷轿车初始造型阶段的气动优化提供理论支撑,也为汽车低阻、低噪造型优化设计提供一种可行的方案。

朱远征[4](2016)在《某混合动力轿车外流场气动噪声特性研究》文中研究指明随着汽车技术的不断发展,人们对于乘坐舒适性的要求也越来越高。本文以某混合动力轿车为研究对象,通过数值仿真方法结合实车道路试验研究了其外流场气动噪声特性,以及气动噪声对车内声场的影响。具体研究方法和创新点如下。利用CATIA软件的逆向建模功能建立了该车的车身模型和内声腔模型,利用GAMBIT软件和HYPERMESH软件对模型进行了几何清理、网格划分和流场边界条件设置。在CFD软件FLUENT中求解了三种不同车速下的流场结果,得到了车身表面的动压云图、湍流动能等值线图。在求解瞬态流场时综合对比了几种常用湍流模型的优缺点,采用了一种新型的湍流模型——分离涡模拟,得到了车身表面的脉动压力分布情况,为进行声场仿真奠定了基础。本文的最大创新点在于在求解声场时采用了虚拟激励法。首先求解车身结构模态和内声腔声学模态,将车身表面的脉动压力视为随机载荷,并将其分解为虚功率谱密度,采用VIRTUAL.LAB软件中的随机声学模块进行求解,将流场数据映射到车身结构网格上,利用声振耦合原理结合有限元方法得到了驾驶员双耳及后排乘客双耳处的声压响应。为验证仿真方法的正确性,参考国标GB/T 18697-2002《声学汽车车内噪声测量方法》对汽车气动噪声进行了实车道路试验。试验得到的声压级曲线与仿真结果大致吻合,讨论了可能导致二者误差的原因。最后在车内添加了多孔吸声材料考察其吸声降噪效果。最终得到相关结论如下:(1)分离涡模拟非常适合求解分离流动现象,较好地捕捉到了后视镜以及汽车尾部的湍流情况;(2)脉动压力频谱是宽频谱,能量主要集中在中低频,是产生气动噪声的根本原因。(3)气动噪声频谱在某特征频率处达到峰值,随后开始下降,峰值频率随着车速的提高向高频移动。(4)驾驶员左右耳的声压级有所差别,由于左耳靠近车窗,受湍流影响较大,故声压级也较大;后排乘客靠近车尾部的复杂湍流场,且车尾部的辐射面积较大,故声压级大于前排驾驶员人耳处。(5)由于多孔吸声材料属于阻性材料,可以使车内声压级平均降低5dB左右,其在高频段的吸声效果明显好于低频段。

王琴,孙后环,温从标[5](2015)在《轿车外流场的数值仿真与分析》文中认为以一款轿车为算例,介绍了计算汽车外流场的模拟原理和步骤。采用RNG k-ε和大涡模拟(LES)相结合的计算方法,运用CFD软件FLUENT对三个速度下轿车车身外流场进行数值仿真模拟;计算结果反映了汽车外流场的气动特性,较好地模拟了车身表面分离流的运动情况;找到涡流运动相对剧烈的部位。

张敏[6](2015)在《基于伴随方法的汽车气动外形优化设计研究》文中进行了进一步梳理我国高速公路里程数和汽车产销量高居世界第一位,然而汽车产业的自主研发能力却与真正的汽车强国有很大的差距,包括汽车的气动外形优化设计。通过汽车的气动外形优化设计降低车身气动阻力,不仅提高了气动性能,还能改善燃油经济性,在石油资源日益短缺的今天,这项优化技术的研究具有非常重要的实际意义和理论价值。本文针对国内现阶段汽车气动外形优化研究中存在的盲目性和低效率的问题,将广泛应用于飞行器外形优化设计领域的伴随优化方法,引入到汽车气动外形优化中,对低阻力值的汽车气动外形进行了探索研究。首先,研究了汽车计算流体动力学的理论基础,包括气动阻力的产生、与汽车外形的关系,汽车行驶时的流场特性,数值仿真的离散方法、计算方法等内容。然后,进行了数值计算精度的研究:选取外形与车身形状相似的简单模型——Ahmed模型为仿真对象,建立与风洞试验大小相同的计算域,设定与风洞试验一致的边界条件;选取工程计算常用的两种网格方案,四面体+三棱柱网格方案和六面体网格方案,以及常用的两种湍流模型,RNG k-ε模型和Realizable k-ε模型,组合后进行了四种方案的数值计算,通过对计算结果的精确度和收敛性的比较,以及与风洞试验尾部流场的比较分析,确定六面体网格与Realizable k-ε湍流模型这一组合方案的计算结果最为精确、合理。之后,在六面体网格划分下,采用Realizable k-ε湍流模型对Ahmed模型进行了车身外形的优化研究:引用计算量小且适用范围广泛的伴随优化方法,在FLUENT中进行伴随计算,获得车身外形敏感值分布图后对关键部位及整个模型进行自动变形优化,最终气动阻力系数降低率达16.66%。最后,应用伴随方法对某流线型轿车进行气动外形优化:对实车模型进行数值计算与气动特性分析,并进行风洞试验验证其计算结果可靠性,在此基础上进行伴随计算与变形优化,最终气动阻力系数降低了2.54%,气动性能有所提高。本文将伴随优化方法引入到汽车行业内,并进行了实际车型的工程验证,为我国汽车气动外形优化研究提供了理论支持。

安震[7](2013)在《基于外流场分析的轿车车身造型设计》文中研究表明汽车空气动力特性在汽车综合性能中起着举足轻重的作用。随着道路条件的改善和能源危机的加剧,人们希望通过研究汽车外流场的细致情况进一步提高汽车的综合性能。伴随计算流体力学CFD (Computational Fluid Dynamics)的发展,基于CFD的数值模拟方法已成为汽车空气动力学研究的主要方法之一。本文利用数值模拟方法,探寻车身外形对汽车外流场的影响规律,对所设计的车身造型进行空气动力性能评估,提出优化和改进的方向,以此指导汽车造型设计。首先,依据某轿车的三视图和车身外形数据,在UG中通过光栅图像建立精确的三维模型,在Gambit中确定轿车外流场计算域和边界条件类型,在Fluent中采用标准k-ε湍流模型和渐变的T-grid混合网格方案对该轿车进行数值模拟计算,得到该轿车外流场的压力云图、速度矢量图以及空气阻力系数CD值等数据结果。其次,在满足车身结构要求和尺寸要求的前提下,选取对轿车车身外流场影响比较大的四个重要参数(前风窗角、后风窗角、前部翘角、尾部翘角),并确定了它们合理的取值范围。首先分析了单一参数与空气阻力系数CD值的关系,在此基础上采用正交试验方法建立九种不同参数值的车身模型并进行仿真计算,综合分析各参数与CD值的关系。然后通过对正交表里的数据分析,得到一组最优参数并以此建立模型,以车身外流场特性和空气阻力系数CD值为主要评价指标与原车模型对比分析,验证了优化后的轿车模型的合理性。最后,在原裸车车身上加装后视镜和车轮,从后视镜与整车的横向距离及后视镜的安装方式分析后视镜对空气阻力系数的影响;从车轮辐板开孔数分析车轮对空气阻力系数的影响,最终得到它们对外流场的影响规律。本文为轿车车身造型设计中如何选取最优车身参数的车身造型提供了一个合理可取的方法,该方法为汽车车身造型的优化提供了基本的参考。

董立伟[8](2012)在《基于内流的汽车气动特性研究与分析》文中提出汽车空气动力特性是汽车的重要特性之一,它直接影响汽车的动力性、燃油经济性、操纵稳定性、舒适性与安全性。发动机舱及乘员室内流是汽车空气动力学中最复杂的一个部分,对汽车气动特性有着非常重大的影响。但我国汽车空气动力学起步较晚,对汽车气动特性的研究以外流场为主,而对发动机舱、乘员室内流大多只孤立的进行汽车气动特性研究;加之国内的汽车风洞以模型风洞居多,而且试验模型相对简单,没有设置发动机舱及乘员室内流。因此基于发动机舱及乘员室内流的耦合气动特性研究已成为制约我国汽车自主研发的主要技术瓶颈之一,因此,基于内流的汽车气动特性研究与分析具有重要的现实意义。汽车空气动力学研究目前以风洞试验为主,但是发动机舱及乘员室位于舱体内部,舱内流场分布情况的观测比较困难,而且流经特定面的空气流量的统计也非常复杂。随着计算机技术的发展和试验成本控制等因素考虑,计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,简称CFD)方法,在内外流耦合计算中得到了广泛的应用。本文正是采用CFD技术,基于内流对汽车气动特性进行研究与分析:首先,对汽车绕流流场模拟中的湍流模型与数值网格进行研究。应用四种常用RANS湍流模型进行外流场计算,研究了升力特性、阻力特性、收敛特性、流场特性上的表现,得到适合汽车流场的RANS模型:Realizable k,并与DES模型进行对比分析,针对不同研究目的选用DES或者RANS模型;对常用的数值网格方式进行对比分析,得到适合汽车外部流场的网格划分方案,为后续工作提供了基础。其次,对某轿车外流场进行空气动力特性研究,并研究了车轮旋转效应对汽车气动特性的影响,为汽车风洞试验数据修正提供依据。再次,基于发动机舱内流的某轿车进行内外流耦合计算,分析了其流场气动特性,并与外流场进行了对比分析。最后,基于轿车外流场模型加入乘员室模型,在侧窗、天窗开启的情况下对整车进行耦合气动特性研究,对含有内流的耦合流场仿真进行进一步探索。

张海峰[9](2011)在《基于湍流模型的汽车气动特性研究》文中指出2010年,我国已成为世界第一大汽车消费国和第一大汽车生产国,但仍然不是汽车强国,汽车研发能力薄弱,其中汽车高速气动特性与国外高端研发行业仍然存在一定的差距。计算流体动力学方法(Computational Fluid Dynamics,简称CFD)日益成为汽车空气动力学研究的主要工具和手段,被越来越广泛地应用到汽车的研发过程中。基于计算流体力学中的湍流理论,汽车外部流场模拟和气动阻力问题已基本解决,但是湍流模型对汽车气动升力的数值计算等问题仍存在不足。本文从湍流模型求解中遇到的问题出发,提出了解决方法和措施,并通过汽车风洞实验来验证其有效性,为汽车空气动力学中湍流模型的应用做了一些有益的探索。本文对商用CFD软件Fluent做了简单介绍,将常用的网格类型进行了对比,并制定最适合汽车外部流场的网格划分方案。在三维MIRA模型基础上建立CFD计算网格模型,运用计算流体力学软件Fluent进行计算。在相同的CAD模型、计算网格、边界条件下,分别使用标准k ε、RNG、Realizable和SST四种湍流模型对MIRA模型进行了外流场计算分析,着重考查了四种湍流模型在升力特性、阻力特性、收敛特性、流场特性上的表现。通过对比分析了四种湍流模型计算结果的差异,提出了针对不同应用选择不同湍流模型这一观点。针对汽车外流场气动升力分析这一特定应用,通过分析四种湍流模型的计算结果,选择标准k ε和Realizable湍流模型作为优化对象,进而研究这两种湍流模型参数对气动升力计算的影响,并有针对性的进行优化。改进的湍流模型更好地满足了汽车外流场气动升力的分析需求,进一步提高了计算精度,为今后的汽车外流场分析提供了依据。文章基于湍流模型数值计算方法构造了汽车气动升力拟合公式,为CFD计算仿真提出了一种新思路。

袁志群[10](2009)在《中气轿车内外流场气动特性研究与改进》文中认为汽车空气动力学特性是车身造型设计的前提基础和理论依据,是评价整车性能的重要指标,涵盖了汽车节能、安全和环保三大主题。它对动力性、经济性和操纵稳定性等有着极其重要的影响,并已经成为汽车能否在激烈的市场竞争中取胜的重要因素。汽车底部以及发动机舱内部的流动特性是影响汽车气动特性的关键因素之一,所以对其进行深入研究已经成为当前汽车空气动力学数值分析领域面临的重点和难点之一。汽车空气动力学的基础研究在我国起步较晚,对汽车空气动力学的一些关键技术缺乏深入研究,现已成为制约我国汽车自主研发的主要技术瓶颈之一。因此,加强对汽车空气动力学关键技术研究,最终形成一套完整的面向汽车车身气动造型的方法来指导国产汽车设计,将极大地提升我国汽车产业自主研发和自主创新能力。本文以国家创新工程“中气计划”为平台,开展了整车内外流场气动阻力特性研究工作,阐述了汽车气动特性的基本理论和研究方法,数值计算结果对于中气轿车设计与开发有一定的实际指导意义。首先,以某标模为研究对象,对本文所采用的计算方法以及软件性能进行了评估,结合该轿车风洞试验数据验证了数值计算的准确性,运用该方法详细研究了中气轿车整车外部绕流特性以及车身附件干涉阻力特性。接着,探讨了一套适用于整车内外流场复杂流动的数值计算新方法,详细描叙了中气轿车发动机舱内部绕流特性,分析了影响内流阻力的关键因素。最后,根据中气轿车外部绕流特点,应用细部最优化方法探讨了中气轿车车身局部细节以及车底附加装置等形状参数对整车气动阻力特性的影响,为提升中气轿车气动阻力特性水平提供了参考数据。

二、轿车外流场的数值计算和分析(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、轿车外流场的数值计算和分析(论文提纲范文)

(1)某SUV车型天窗和侧窗气动噪声分析与优化(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 汽车气动噪声的国内外研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第2章 汽车气动声学研究的理论基础和方法
    2.1 汽车气动噪声声源的分类
        2.1.1 泄漏噪声
        2.1.2 边缘音
        2.1.3 风鸣噪声
        2.1.4 空腔共鸣噪声
        2.1.5 风激流噪声
    2.2 流体运动的基本控制方程
        2.2.1 质量守恒方程
        2.2.2 动量守恒方程
        2.2.3 能量守恒方程
    2.3 气动声学的理论研究
        2.3.1 Lighthill气动声学理论
        2.3.2 Lighthill-curle方程
        2.3.3 FW-H方程
    2.4 气动噪声研究方法
        2.4.1 道路实验
        2.4.2 风洞实验
        2.4.3 数值仿真分析方法
    2.5 声音的表征参数
        2.5.1 声压级
        2.5.2 声功率
        2.5.3 声强
    2.6 傅里叶变换
    2.7 本章小结
第3章 天窗风振噪声特性的数值计算
    3.1 概念说明
        3.1.1 赫姆霍兹谐振腔
        3.1.2 剪切层失稳
        3.1.3 涡脱落
    3.2 三种RANS/LES仿真混合模型
        3.2.1 S-A/LES模型
        3.2.2 Realizable k-? /LES模型
        3.2.3 SST k-ε/LES模型
    3.3 汽车流场仿真
        3.3.1 CAD模型
        3.3.2 计算模型
        3.3.3 网格划分
        3.3.4 物理模型设置
        3.3.5 边界条件
        3.3.6 求解器设置
        3.3.7 瞬态计算
        3.3.8 声学后处理
    3.4 计算结果分析
    3.5 实验测试过程
        3.5.1 试验场地要求
        3.5.2 实验选用设备
        3.5.3 麦克风布置
    3.6 实验结果对比分析
    3.7 天窗结构优化
    3.8 本章小结
第4章 侧窗风振特性分析
    4.1 整车模型建立
    4.2 数值计算分析
        4.2.1 数值计算过程
        4.2.2 计算结果分析
    4.3 实验结果分析
    4.4 侧窗风振噪声优化
    4.5 本章小结
第5章 后视镜对侧窗风噪特性的影响
    5.1 风噪特性分析
        5.1.1 风噪声的影响
        5.1.2 数值计算分析
        5.1.3 侧窗风噪声道路实验
        5.1.4 结果对比分析
    5.2 三种后视镜造型对气动噪声的影响
    5.3 仿真计算结果
        5.3.1 车身表面状态分布
        5.3.2 后视镜背风区域流场状态
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢

(2)基于某SUV车型外流场的网格分区方法研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 汽车外流场的研究概况
        1.2.1 风洞试验研究
        1.2.2 国外CFD研究现状
        1.2.3 国内CFD研究现状
    1.3 本文研究内容
    1.4 项目来源
    1.5 本章小结
第2章 外流场网格划分技术
    2.0 网格技术在汽车外流场CFD仿真中的应用
    2.1 网格划分技术
        2.1.1 网格划分方法分类
        2.1.2 非结构网格
    2.2 网格划分方法比较
    2.3 本章小结
第3章 汽车外流场CFD仿真的理论基础
    3.1 控制方程及求解方式
        3.1.1 控制方程
        3.1.2 求解方式
    3.2 湍流模型
        3.2.1 S-A模型
        3.2.2 标准k-ε模型
        3.2.3 Realizable k-ε模型
        3.2.4 SST k-ω模型
        3.2.5 雷诺应力模型
        3.2.6 LES模型
        3.2.7 DES和 DNS模型
    3.3 本章小结
第4章 网格分区方法在外流场中的应用
    4.1 网格分区方法
        4.1.1 面网格分区方法
        4.1.2 体网格分区方法
    4.2 某SUV车型外流场分析中所采用的网格分区方法
        4.2.1 某SUV的车身模型
        4.2.2 计算域的建立
        4.2.3 商用网格划分软件介绍
        4.2.4 某SUV面网格的生成
        4.2.5 某SUV体网格的生成
    4.3 本章小结
第5章 某SUV车型外流场计算分析
    5.1 汽车空气动力学计算工具
        5.1.1 商用CFD软件
        5.1.2 外流场仿真分析流程
    5.2 计算边界条件设置
    5.3 某SUV车型外流场计算分析
        5.3.1 风阻系数
        5.3.2 某SUV车身周围流场分析
        5.3.3 某SUV车身周围压力场分析
        5.3.4 某SUV车身表面分离区分析
    5.4 实验结果对比分析
        5.4.1 风洞试验
        5.4.2 风阻系数结果分析
        5.4.3 表面测压点分析
    5.5 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢

(3)敞篷轿车气动特性研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 论文背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 气动造型减阻研究现状
        1.2.2 汽车气动噪声研究现状
        1.2.3 敞篷车辆气动特性研究现状
    1.3 研究内容与研究方法
第2章 敞篷轿车外流场仿真分析
    2.1 计算流体力学基本理论
        2.1.1 流体动力学基本控制方程
        2.1.2 离散方法
        2.1.3 流场数值计算方法
        2.1.4 湍流数值模拟方法及湍流模型
    2.2 敞篷轿车稳态外流场CFD方法分析
        2.2.1 几何模型建立
        2.2.2 计算域的确定
        2.2.3 网格方案的选取
        2.2.4 边界条件
        2.2.5 仿真计算结果精度分析
    2.3 敞篷轿车风阻机理探究
        2.3.1 敞篷轿车与普通轿车流场分析对比
        2.3.2 座舱流场分析
    2.4 不同行驶速度下的敞篷轿车外流场分析
        2.4.1 流场对比分析
        2.4.2 乘员头部附近风速分析
    2.5 座舱流场环境的改进
        2.5.1 增加阻风板
        2.5.2 提升后背高度
    2.6 本章小结
第3章 敞篷轿车噪声仿真分析
    3.1 气动声学理论
        3.1.1 流场中的声源
        3.1.2 气动声学数值模拟方法
    3.2 敞篷轿车声源预测分析
    3.3 人耳处噪声仿真分析
        3.3.1 仿真流程
        3.3.2 湍流模型的选取
        3.3.3 网格质量判定
        3.3.4 边界条件的设置
        3.3.5 时间步长的设置
        3.3.6 声学后处理
    3.4 仿真结果分析
        3.4.1 噪声特性分析
        3.4.2 不同车速下的噪声分析
    3.5 本章小结
第4章 基于低阻、低噪造型的优化设计
    4.1 车身造型优化方法
    4.2 选定优化变量
        4.2.1 优化造型原则
        4.2.2 变量参数的定义
    4.3 试验设计
        4.3.1 试验设计方法
        4.3.2 试验设计
    4.4 构建近似模型
        4.4.1 选定近似模型
        4.4.2 近似模型误差评估
    4.5 优化与结果分析
        4.5.1 构建多目标优化框架
        4.5.2 优化结果与分析
    4.6 本章小结
第5章 结论
    5.1 研究总结
    5.2 研究展望
致谢
参考文献
攻读学位期间获得的科研成果
附录

(4)某混合动力轿车外流场气动噪声特性研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文主要内容
第二章 气动声学理论基础
    2.1 计算流体力学基础
        2.1.1 流体力学基本方程
        2.1.2 计算流体力学方法分类
    2.2 气动声学理论
        2.2.1 声学基本概念
        2.2.2 声学波动方程
        2.2.3 FW-H声波波动方程
    2.3 计算气动噪声数值方法
        2.3.1 直接模拟法
        2.3.2 声类比法
    2.4 本章小结
第三章 汽车外流场仿真研究
    3.1 湍流模型的选择
        3.1.1 直接数值模拟法(DNS)
        3.1.2 雷诺平均方法(RANS)
        3.1.3 大涡模拟法(LES)
        3.1.4 分离涡模拟法(DES)
    3.2 仿真模型的建立
        3.2.1 CAD模型的重建
        3.2.2 流场网格生成
        3.2.3 边界条件及求解参数的设置
    3.3 汽车外流场分析
    3.4 本章小结
第四章 气动噪声内声场仿真研究
    4.1 车身表面脉动压力场分析
    4.2 基于虚拟激励法的内声场计算
    4.3 声振耦合法分析
        4.3.1 模态分析理论
        4.3.2 车身结构模态分析
        4.3.3 声腔模态分析
        4.3.4 声振耦合模态分析
    4.4 气动噪声车内声场分析
    4.5 本章小结
第五章 气动噪声道路试验
    5.1 汽车噪声试验标准
    5.2 测试设备及测点布置
    5.3 试验方案及结果对比
    5.4 本章小结
第六章 基于吸声材料的气动噪声降噪措施
    6.1 汽车常用降噪措施
    6.2 添加多孔吸声材料前后车内气动噪声对比
    6.3 本章小结
第七章 总结与展望
参考文献
致谢
在学期间发表的学术论文及其他科研成果

(5)轿车外流场的数值仿真与分析(论文提纲范文)

1控制方程及湍流模型
2计算模型的建立和网格的划分
    2.1几何模型
    2.2计算域的建立
    2.3网格的划分
    2.4边界条件
3计算方法
4仿真结果分析验证
    4.1外流场分析验证
    4.2尾部流场分析
5结论

(6)基于伴随方法的汽车气动外形优化设计研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 主要研究方法
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 国外的研究现状
        1.3.2 国内的研究现状
    1.4 本文主要研究内容
第2章 汽车计算流体动力学的理论基础
    2.1 汽车空气动力学基础理论
        2.1.1 气动力和力矩
        2.1.2 阻力特性
        2.1.3 车身表面压力分布
        2.1.4 汽车流场
    2.2 数值计算基础理论
        2.2.1 基本控制方程
        2.2.2 控制方程离散方法
        2.2.3 流场数值计算方法
    2.3 本章小结
第3章 基于Ahmed模型的数值计算精度研究
    3.1 Ahmed模型介绍
    3.2 外流场数值仿真计算
        3.2.1 计算域的确定
        3.2.2 网格策略的选取
        3.2.3 湍流模型的比较和选取
        3.2.4 边界条件的设定
        3.2.5 求解方法的选择
        3.2.6 收敛性判定
    3.3 数值计算结果精度分析
        3.3.1 计算精确度的比较分析
        3.3.2 计算收敛性的比较分析
        3.3.3 尾部流场的比较分析
    3.4 本章小结
第4章 基于Ahmed模型的外形优化研究
    4.1 气动外形的自动优化方法
        4.1.1 自动优化方法介绍
        4.1.2 伴随方法的设计原理
        4.1.3 伴随方法的优化步骤
    4.2 模型外形的优化计算
        4.2.1 伴随求解器参数设置
        4.2.2 伴随计算及变形优化
    4.3 外形优化结果分析
    4.4 本章小结
第5章 伴随优化方法的工程应用
    5.1 某轿车外流场气动性能研究
        5.1.1 外流场仿真计算
        5.1.2 气动特性分析
        5.1.3 风洞试验验证
    5.2 轿车的气动外形优化
        5.2.1 外形优化计算
        5.2.2 优化结果分析
    5.3 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
作者攻读硕士学位期间研究成果

(7)基于外流场分析的轿车车身造型设计(论文提纲范文)

摘要
Abstract
目录
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景和意义
    1.2 研究方法
        1.2.1 风洞试验法
        1.2.2 理论分析法
        1.2.3 数值模拟法
        1.2.4 三种研究方法的比较
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 汽车气动造型的发展历程
        1.3.2 国外研究现状
        1.3.3 国内研究现状
    1.4 论文的主要内容
第二章 汽车空气动力学数值计算理论
    2.1 流体动力学的基本控制方程
        2.1.1 质量守恒方程
        2.1.2 动量守恒方程
        2.1.3 能量守恒方程
        2.1.4 湍流控制方程
    2.2 三维流场湍流模型
        2.2.1 标准k-ε湍流模型
        2.2.2 RNG k-ε湍流模型
        2.2.3 Realizable k-ε湍流模型
    2.3 轿车车身外流场概述
        2.3.1 车身外流场中的受力分析
        2.3.2 车身的绕流特性
        2.3.3 基于外流场分析的车身造型设计流程
    2.4 数值模拟软件Fluent简介
    2.5 计算网格概述
    2.6 本章小结
第三章 轿车车身曲面模型的建立
    3.1 车身设计方法简介
        3.1.1 传统的车身设计方法
        3.1.2 计算机辅助设计方法
        3.1.3 现代车身设计方法
    3.2 车身曲面模型的建模流程
    3.3 轿车车身曲面设计分析
    3.4 轿车车身曲面模型的建模
        3.4.1 轿车整车特征参数的确定
        3.4.2 轿车车身曲面建模的过程
    3.5 轿车车身曲面模型的质量分析
    3.6 本章小结
第四章 轿车车身外流场的数值模拟及分析
    4.1 轿车车身外流场数值模拟计算流程
        4.1.1 确定轿车外流场计算域
        4.1.2 划分网格
        4.1.3 检查网格体积
        4.1.4 设定边界条件
        4.1.5 设定介质物理参数
        4.1.6 设定湍流模型
        4.1.7 选择离散方程
        4.1.8 设置迭代参数
    4.2 数值模拟结果与分析
    4.3 本章小结
第五章 对轿车车身造型优化并改进分析
    5.1 正交试验设计
    5.2 单一参数因素对轿车CD值的影响分析
        5.2.1 前风窗角对轿车CD值的影响
        5.2.2 前部翘角对轿车CD值的影响
        5.2.3 后风窗角对轿车CD值的影响
        5.2.4 尾部翘角对轿车CD值的影响
    5.3 轿车车身参数正交试验优化设计
    5.4 优化改进后的轿车车身外流场分析
    5.5 本章小结
第六章 含后视镜和车轮的轿车外流场分析
    6.1 后视镜模型的建立
        6.1.1 逆向设计简介
        6.1.2 后视镜曲面模型的建立
    6.2 含后视镜的整车外流场数值模拟结果分析
    6.3 后视镜对整车外流场的影响
        6.3.1 后视镜与整车的横向距离和整车C_D值的关系
        6.3.2 后视镜安装方式对整车外流场的影响
    6.4 车轮对整车外流场的影响
        6.4.1 车轮模型的建立
        6.4.2 车轮辐板开孔数对轿车外流场的影响
    6.5 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
致谢
参考文献
附录:作者在读硕士期间发表的论文和参加的课题

(8)基于内流的汽车气动特性研究与分析(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
目录
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 汽车空气动力学的研究方法
        1.2.1 实验研究法
        1.2.2 理论分析法
        1.2.3 数值计算法
    1.3 国内外相关研究现状及发展趋势
        1.3.1 国外 CFD 的研究状况
        1.3.2 国内汽车 CFD 的研究历史与现状
    1.4 本文的研究内容
    1.5 本章小结
第2章 汽车气动特性与 CFD 基本理论
    2.1 汽车空气动力特性
        2.1.1 汽车气动六分力
        2.1.2 汽车外部流场
        2.1.3 汽车内部流场
    2.2 CFD 基本控制方程组
        2.2.1 质量守恒方程
        2.2.2 动量守恒方程
        2.2.3 能量守恒方程
        2.2.4 控制方程的通用形式
    2.3 基本控制方程的离散
        2.3.1 CFD 常用离散方法
        2.3.2 有限体积法离散格式
        2.3.3 基于 SIMPLE 算法的流场数值计算
    2.4 湍流模拟方法
        2.4.1 直接数值模拟(DNS)
        2.4.2 大涡模拟(LES)
        2.4.3 雷诺时均方法(RANS)
    2.5 CFD 求解过程
    2.6 本章小结
第3章 湍流模型与数值网格对汽车流场模拟的影响研究
    3.1 湍流模型在汽车绕流流场数值模拟的研究
        3.1.1 RANS 湍流模型
        3.1.2 DES 模型与 RANS 方法对比分析
    3.2 数值网格在汽车绕流流场模拟中的研究
        3.2.1 网格方案
        3.2.2 边界条件及求解控制参数设置
        3.2.4 计算结果分析
    3.3 本章小结
第4章 轿车外流场气动特性研究
    4.1 计算模型
    4.2 边界条件及控制参数设置
    4.3 计算结果分析
        4.3.1 阻力特性分析及风洞试验验证
        4.3.2 车身表面压力分析
        4.3.3 车身周围流场分析
    4.4 旋转车轮及轮腔对汽车气动特性影响的分析
        4.4.1 计算模型
        4.4.2 物理模型及边界条件设定
        4.4.3 计算结果分析
    4.5 本章小结
第5章 基于发动机舱的内外流耦合气动特性研究
    5.1 计算模型
        5.1.1 建立几何模型
        5.1.2 计算风洞模型
        5.1.3 计算网格的生成
    5.2 边界条件及求解参数设置
        5.2.1 外部边界条件
        5.2.2 内部边界条件
        5.2.3 求解参数设置
    5.3 含发动机舱内流的耦合计算结果分析
        5.3.1 阻力特性分析
        5.3.2 车身表面压力分布
        5.3.3 车身周围流场分析
    5.4 基于发动机舱内流的耦合流场与其外流场气动特性对比研究
        5.4.1 气动力与力矩比较
        5.4.2 车身表面压力比较
        5.4.3 车身周围流场分布对比
    5.5 本章小结
第6章 基于乘员室的内流耦合气动特性研究
    6.1 计算模型
    6.2 边界条件及求解参数设置
    6.3 计算结果分析
        6.3.1 阻力力特性分析
        6.3.2 车身表面压力分布
        6.3.3 乘员室内流场分布
        6.3.4 乘员室内流对尾涡的影响分析
    6.4 本章小结
结语
    1. 全文总结
    2. 创新点
    3. 展望
参考文献
攻读学位期间主要成果
    A 攻读学位期间发表的论文
    B 攻读学位期间参与的科研项目
致谢

(9)基于湍流模型的汽车气动特性研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
目录
第1章 绪论
    1.1 汽车气动特性的研究意义
    1.2 汽车气动特性的主要研究方法
        1.2.1 实验研究法
        1.2.2 理论分析法
        1.2.3 数值计算法
    1.3 计算流体动力学研究历史与现状
        1.3.1 湍流理论的发展历程
        1.3.2 国外汽车计算流体力学的研究状况
        1.3.3 国内汽车计算流体力学的研究状况
    1.4 本文研究内容
    1.5 课题来源
    1.6 本章小结
第2章 汽车空气动力学特性与理论基础
    2.1 汽车气动特性的主要研究内容
        2.1.1 气动力和气动力矩
        2.1.2 汽车表面压力
        2.1.3 外部流场
        2.1.4 内部流场
    2.2 汽车气动力的分析
        2.2.1 气动阻力的产生原理
        2.2.2 气动升力的产生原理
        2.2.3 气动升力对操纵稳定性的影响机理
    2.3 数值计算的工作步骤
    2.4 数值计算的基本控制方程
    2.5 基本控制方程的离散方法
    2.6 湍流的数值计算方法
        2.6.1 直接数值模拟方法(DNS)
        2.6.2 大涡模拟方法(LES)
        2.6.3 Reynolds 平均法(RANS)
    2.7 本章小结
第3章 基于湍流理论的数值计算与实验验证
    3.1 汽车气动特性数值计算流程
    3.2 MIRA 模型的建立
    3.3 计算域的确定
    3.4 计算网格的生成
        3.4.1 网格方案的研究基础
        3.4.2 计算网格的划分
        3.4.3 轮胎接地处网格的处理
    3.5 计算求解工具及边界条件的设置
        3.5.1 计算流体力学软件 Fluent 简介
        3.5.2 边界条件的选取
    3.6 汽车风洞试验验证
        3.6.1 湖南大学 HD-2 风洞
        3.6.2 汽车模型风洞试验
        3.6.3 汽车模型的 PIV 实验
    3.7 本章小结
第4章 湍流模型的对比与分析研究
    4.1 汽车数值计算的湍流模型
        4.1.1 标准 k ε模型
        4.1.2 RNG k ε模型
        4.1.3 Realizable k ε湍流模型
        4.1.4 SST 湍流模型
    4.2 计算资源的占用比较
    4.3 计算收敛性对比
    4.4 计算精度对比
        4.4.1 气动阻力的计算精度
        4.4.2 气动升力的计算精度
    4.5 MIRA 模型尾部流场对比
    4.6 本章小结
第5章 基于汽车气动升力仿真的湍流模型改进
    5.1 湍流模型的选择
    5.2 标准 k ε湍流模型的改进
        5.2.1 基于标准 k ε模型的参数变化
        5.2.2 基于拉丁优化方法的参数优化
        5.2.3 标准 k ε湍流模型参数优化结果
    5.3 Realizable 湍流模型的改进
    5.4 基于 Realizable 湍流模型的气动升力拟合公式
    5.5 湍流模型改进方案的数值计算与实验验证
        5.5.1 标准k ε湍流模型参数优化方案的数值计算与实验验证
        5.5.2 气动升力拟合公式的数值计算和实验验证
    5.6 本章小结
第6章 汽车气动特性数值计算的进一步研究
    6.1 边界层网格划分方法
    6.2 混合网格分析方法
    6.3 汽车和路面表面粗糙度
    6.4 车轮旋转对气动特性的影响
    6.5 汽车风洞实验的改进装置
    6.6 本章小结
结论
参考文献
致谢
附录A (攻读学位期间发表的学术论文目录)

(10)中气轿车内外流场气动特性研究与改进(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究历史与现状
        1.2.1 国外研究历史与现状
        1.2.2 国内研究历史与现状
    1.3 本文研究的方法和主要内容
    1.4 本章小结
第2章 汽车气动特性的理论概述
    2.1 气动六分力
    2.2 汽车表面压强
    2.3 汽车的阻力特性
        2.3.1 压差阻力
        2.3.2 摩擦阻力
        2.3.3 诱导阻力
        2.3.4 干涉阻力
        2.3.5 内流阻力
    2.4 汽车的绕流特性
        2.4.1 汽车外部绕流
        2.4.2 汽车内部绕流
        2.4.3 汽车外部绕流与内部绕流的关系
    2.5 本章小结
第3章 汽车气动特性数值计算的理论基础与方法
    3.1 基本方程组
    3.2 雷诺时均方程
    3.3 湍流模型及其应用对策
        3.3.1 可实现k-ε湍流模型
        3.3.2 壁面函数法
    3.4 数值计算方法
        3.4.1 离散方法
        3.4.2 离散格式
        3.4.3 SIMPLE 算法
    3.5 计算流体力学在汽车上的应用
    3.6 本章小结
第4章 考虑干涉阻力的中气轿车外流场计算分析
    4.1 数值计算的试验验证
        4.1.1 数值计算
        4.1.2 风洞试验
        4.1.3 结果分析与比较
    4.2 中气轿车外流场计算模型建立
    4.3 计算结果分析与评价
    4.4 中气轿车外部绕流特性分析
    4.5 中气轿车表面气流分析
    4.6 中气轿车表面压力分析
    4.7 本章小结
第5章 中气轿车内外流场耦合计算分析
    5.1 散热器空气流动阻力特性分析
        5.1.1 散热器计算模型的建立
        5.1.2 计算结果分析
    5.2 中气轿车内外流场计算模型建立
        5.2.1 内外流动耦合方法
        5.2.2 计算工况及边界条件
    5.3 计算结果分析与评价
    5.4 中气轿车内外绕流特性分析
    5.5 散热器组对气动阻力特性影响的分析
        5.5.1 散热器对气动阻力特性影响的分析
        5.5.2 风扇对气动阻力特性影响的分析
    5.6 本章小结
第6章 中气轿车气动阻力特性改进方案研究
    6.1 汽车气动特性设计方法
        6.1.1 整体最佳化方法
        6.1.2 细部最佳化设计方法
        6.1.3 中气轿车气动造型改进流程
    6.2 车身局部造型改进研究
        6.2.1 车身局部造型改进
        6.2.2 方案分析
    6.3 空气动力学附加装置设计
        6.3.1 车轮阻流板设计
        6.3.2 车底前部阻流板设计
        6.3.3 方案分析
    6.4 其它改进建议
        6.4.1 底部结构改进建议
        6.4.2 雨刮器位置改进建议
    6.5 气动阻力对燃油经济性的影响分析
        6.5.1 消耗于气动阻力的功率
        6.5.2 燃油经济性分析
    6.6 本章小结
结论
    1.工作总结
    2.创新点
    3.展望
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间发表的论文

四、轿车外流场的数值计算和分析(论文参考文献)

  • [1]某SUV车型天窗和侧窗气动噪声分析与优化[D]. 张文全. 燕山大学, 2019(03)
  • [2]基于某SUV车型外流场的网格分区方法研究[D]. 陈明. 湖南大学, 2019(07)
  • [3]敞篷轿车气动特性研究[D]. 夏冰. 武汉理工大学, 2017(02)
  • [4]某混合动力轿车外流场气动噪声特性研究[D]. 朱远征. 江苏大学, 2016(11)
  • [5]轿车外流场的数值仿真与分析[J]. 王琴,孙后环,温从标. 机械科学与技术, 2015(05)
  • [6]基于伴随方法的汽车气动外形优化设计研究[D]. 张敏. 武汉理工大学, 2015(01)
  • [7]基于外流场分析的轿车车身造型设计[D]. 安震. 山东理工大学, 2013(S2)
  • [8]基于内流的汽车气动特性研究与分析[D]. 董立伟. 湖南工业大学, 2012(04)
  • [9]基于湍流模型的汽车气动特性研究[D]. 张海峰. 湖南大学, 2011(06)
  • [10]中气轿车内外流场气动特性研究与改进[D]. 袁志群. 湖南大学, 2009(08)

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汽车外流场的数值计算与分析
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