基于非重合滑移网格方法的轿车地面效应分析

发布时间：2021-02-24 04:36

　　针对轿车行驶时轿车底部和地面存在的复杂流场干扰情况,数值模拟了不同地面边界条件、不同离地高度下轿车的地面效应。采用非定常Navier-Stokes方程作为控制方程,利用基于虚拟网格的非重合滑移网格来模拟地面和轿车之间的相对运动。模拟结果表明:固定地面由于地面附面层厚度的影响,导致轿车升力及阻力系数计算偏差较大;移动地面边界条件下随着离地高度的增大,轿车阻力系数减小,升力系数非单调变化。文中研究结果可为高速轿车安全性设计提供一定的理论参考。 

【文章来源】：汽车科技. 2020,(06)

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

轿车地面效应计算模型

文中移动地面区域与轿车静止区域滑移面采用基于虚拟网格的非重合滑移网格技术，这使得局部网格区域块生成高质量的网格成为可能，移动区域和静止区域的网格可以分开生成，甚至各个区域的网格可以分别进行优化，这样可以保证轿车及地面附近的网格质量，并可以对轿车地面附近的粘性附面层进行准确的模拟，保证轿车地面效应模拟的精度。非重合滑移网格中的虚拟网格系统如图2所示：图2中每一个当前网格单元的边界上都有两层向外连接的虚拟网格单元，虚拟网格单元与当前网格单元完全重合连接，通过虚拟网格单元可以获得当前网格单元外部的流场信息，完成滑移面两个区域流场信息的传递。通过寻找确定与虚拟网格近似重合的相邻网格单元，计算虚拟单元与相邻网格单元重叠的体积后，采用体积加权插值方法可以实现虚拟网格单元的赋值，虚拟网格单元的守恒质量、动量及能量赋值如下式所示：

采用某轿车1:5简化模型作为算例，计算状态：来流速度U∞=5 5.6 m/s，来流密度ρ=1.2 2 5 k g/m 3，参考面积为S轿车纵向投影面积。由于轿车为对称外形，为了减少计算工作量，采用半模进行计算，整体网格单元数为49万，采用分块网格技术，分块网格均采用H-H拓扑结构，使得在滑移边界附近网格块具有相近的几何网格单元，从而保证了滑移面良好的数值传递精度。轿车地面效应整体计算域网格、地面附面层网格示意图如图4所示，图5为轿车表面网格图。图5 轿车表面计算网格示意图

【参考文献】：
期刊论文
[1]非定常求解的内迭代初值对计算效率的影响研究[J]. 贡伊明,张伟伟,刘溢浪.  西北工业大学学报. 2016(01)
[2]悬停状态共轴刚性双旋翼非定常流动干扰机理[J]. 朱正,招启军,李鹏.  航空学报. 2016(02)
[3]基于非结构/混合网格的脱体涡模拟算法[J]. 张扬,张来平,赫新,邓小刚.  航空学报. 2015(09)
[4]基于特征分裂改进的WENO格式与Roe格式对比研究[J]. 石磊,闫溟,龚安龙,周伟江.  计算力学学报. 2014(06)
[5]基于CFD/CSD耦合的叶轮机叶片失速颤振计算[J]. 周迪,陆志良,郭同庆,沈恩楠.  航空学报. 2015(04)
[6]一种快速模拟振荡叶栅非定常流的数值方法[J]. 施永强,杨青真,黄秀全,郭霄.  空气动力学学报. 2014(04)
[7]高速列车地面效应数值模拟研究[J]. 孙振旭,郭迪龙,姚远,杨国伟.  计算物理. 2013(01)
[8]轿车地面效应的数值模拟[J]. 傅立敏,扶原放.  吉林大学学报(工学版). 2003(02)

硕士论文
[1]汽车风洞地面效应的数值仿真研究[D]. 赵婧.吉林大学 2011
[2]汽车外流场DES模拟研究[D]. 林铁平.湖南大学 2010
[3]赛车CFD仿真及风洞试验研究[D]. 潘小卫.湖南大学 2009



本文编号：3048794