边界层网格参数对汽车外流场模拟结果的影响

发布时间：2021-04-05 04:10

　　为了提高汽车外流场数值模拟计算的精度,对边界层网格特征尺寸参数进行优化设计,分析各参数对模拟结果的影响。在MIRA直背车型基础上,选取第一层边界层厚度、边界层总厚度和边界层层数为设计变量进行实验设计,以阻力系数Cd和升力系数Cl为优化目标进行多目标优化,依据响应值Cd和Cl的Pareto图探究各设计变量与响应值的效应影响,最后将风洞试验和优化后数值模拟计算的Cd、Cl及速度流场情况进行对比。结果表明:第一层边界层厚度与边界层总厚度的交互效应对Cd影响最大,边界层层数和边界层总厚度的单因素效应对Cl影响较大;优化后,Cd和Cl的计算误差减小,速度流场显示与PIV实验的一致性亦得到较大改善。 

【文章来源】：重庆交通大学学报(自然科学版). 2020,39(04)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

MIAR直背车型及尺寸示意

利用STAR CCM+对计算域及汽车模型进行网格划分，采用更适合复杂外形的多面体网格，车身最小尺寸为4 mm，最大尺寸为20 mm，车轮最小尺寸为4 mm，最大尺寸为15 mm。对流动复杂的车尾区域进行局部加密，设定网格尺寸为15 mm，并在车身周围由近及远依次添加6个加密区，网格尺寸依次为20、50、120、300、400、500 mm。在车身近壁区添加边界层网格，选择壁厚增长模式，边界层总厚度为5 mm，第一层边界层厚度为0.7 mm，层数为5。网格划分结果如图2。1.2 计算条件及结果验证

式中:μ为流体的时均速度;μτ为壁面摩擦速度;τω为壁面切应力;Δy为第一层边界层到壁面的距离。笔者应用Realizable k-ε高雷诺数湍流模型，对边界层流动无法求解。采用壁面函数法，不对边界层内的流动直接求解，而是利用半经验公式与边界层外流体计算值获取壁面相关参数解。要求y+值落在对数律层，由式(5)可知，y+与Δy成正比，因此，可以通过第一层边界层厚度控制y+值的大小。2.1 优化流程及实验设计

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
[1]MIRA模型组气动特性模型风洞试验研究[D]. 王师.湖南大学 2011



本文编号：3119110