某车型的低风阻设计与气动优化研究

发布时间：2017-07-20 05:01

  本文关键词：某车型的低风阻设计与气动优化研究

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【摘要】：随着我国经济的发展和人们生活水平的提高,作为最主要的交通工具—汽车也逐渐走进了普通百姓的家庭生活,随之而来的就是能源问题日益突出。《中国制造2025》提出“节能与新能源汽车”作为重点发展领域,节能减排已成为各大汽车公司工作的核心内容。整车的操纵稳定性、动力性、经济性等性能都与空气动力学性能息息相关,汽车外部流场的气动力特性的好坏直接影响对整车舒适性评价,因此汽车空气动力学数值仿真分析越来越引起各大主机厂的重视。为了提高汽车的空气动力学性能,各国的汽车企业投入了大量的人力、物力和财力对汽车空气动力学特性进行试验和研究。传统的汽车空气动力学研究以风洞试验为主,但风洞试验投入大、耗时长且资源有限。近年来,随着计算机的高度发展,湍流理论的不断更新完善,计算流体力学(CFD)方法被大量的应用于整车空气动力学性能研究中。采用先进的数值模拟仿真手段更有效的对整车外流场特性进行分析与研究,同时也采用与传统研究手段相结合的方法,极大程度地改善整车空气动力学性能、提高研发效率、节约研发成本。合理的空气动力学性能对于提高汽车的动力性、经济性等性能起到了至关重要的作用。因此,如何在满足造型、工程需求的同时,又能改善空气动力学特性,对一款车的设计显得尤为重要。本文在开发设计初期通过数值仿真方法对整车气动特性进行校核,之后制作试验样车进行空气动力学风洞试验,通过风洞试验得到的结果与仿真分析模型对比分析,并以对比分析后的模型为基础进行整车气动特性优化设计及试验验证,这不仅减少了模型改制费用和风洞试验费用,更缩短了整车空气动力学验证周期,对此款车型空气动力学性能、整车燃油经济性的提升意义重大。通过对某车型的气动特性展开风洞试验和数值仿真结合的方法进行深入研究,并找到合理的改进方法,上述工作的开展对该车型的研发设计起到了非常重要的指导意义,而且也为增强本国汽车产业的自主研发能力和创新能力贡献力量。
【关键词】：CFD 外流场 造型优化 气动阻力
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U461.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 课题研究的背景与意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 国外研究现状12-13
• 1.2.2 国内研究现状13-15
• 1.3 本文的研究方法和主要内容15-16
• 1.3.1 研究方法15
• 1.3.2 主要内容15-16
• 1.4 本章小结16-17
• 第2章 汽车空气动力学及CFD基础理论17-29
• 2.1 汽车空气动力学概述17-19
• 2.2 CFD基本理论19-23
• 2.2.1 计算流体力学简介19-20
• 2.2.2 CFD计算的求解过程20-21
• 2.2.3 流体力学基本控制方程21-23
• 2.3 湍流模型及其应用23-24
• 2.3.1 直接数值模拟（DNS）23
• 2.3.2 大涡模拟（LES）23-24
• 2.3.3 Reynolds平均法（RANS）24
• 2.4 风洞试验介绍24-28
• 2.4.1 风洞介绍24-25
• 2.4.2 风洞组成25
• 2.4.3 风洞测试技术25-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第3章 整车外流场气动特性的数值模拟与分析29-43
• 3.1 整车外流场仿真分析流程29-30
• 3.2 建立整车CFD分析模型30-33
• 3.2.1 ANSA命名规则30-31
• 3.2.2 各系统网格具体要求31-33
• 3.3 计算域设定与体网格生成33-34
• 3.3.1 计算域尺寸设定33
• 3.3.2 体网格参数设定与生成33-34
• 3.4 边界条件及求解过程参数设置34-37
• 3.4.1 物理模型34-35
• 3.4.2 边界参数设定35-36
• 3.4.3 多孔介质处理方法介绍36-37
• 3.5 收敛性判断及后处理37-41
• 3.5.1 计算模型收敛性判断标准37-39
• 3.5.2 计算模型结果评价及后处理39-41
• 3.6 本章小结41-43
• 第4章 汽车风洞试验与仿真分析对比分析43-57
• 4.1 风洞试验前期准备43-51
• 4.1.1 试验地点确定43-44
• 4.1.2 费用预算44
• 4.1.3 试验周期确定44-45
• 4.1.4 人员组织45
• 4.1.5 模型制作45-47
• 4.1.6 模型检查47-49
• 4.1.7 风洞试验前期准备49-51
• 4.2 风洞试验结果51-52
• 4.2.1 风洞试验车辆信息检查及安装51-52
• 4.3 CFD仿真分析与试验对比分析52-55
• 4.3.1 模型车整车阻力系数值试验结果概述52-53
• 4.3.2 CFD仿真分析结果与试验对比分析53-54
• 4.3.3 横摆角扫略试验结果概述54-55
• 4.3.4 模型车横摆角扫略试验结果概述55
• 4.3.5 整车阻力系数优化55
• 4.4 本章小结55-57
• 第5章 整车气动特性优化57-79
• 5.1 整车造型设计与优化57-62
• 5.1.1 车头高度优化57-59
• 5.1.2 车身长度59
• 5.1.3 车身宽度59-60
• 5.1.4 前风挡与机盖、顶盖夹角60
• 5.1.5 后扰流板60-61
• 5.1.6 阻力发展曲线对比61-62
• 5.1.7 本节小结62
• 5.2 细节最佳设计方法及优化62-66
• 5.2.1 后扰流板优化设计62-63
• 5.2.2 后视镜优化设计63-64
• 5.2.3 前大灯优化设计64
• 5.2.4 后尾灯优化设计64-65
• 5.2.5 前雾灯凹陷结构优化设计65-66
• 5.2.6 本节小结66
• 5.3 底盘布局对整车气动特性影响分析66-73
• 5.3.1 降低车身高度66-67
• 5.3.2 暴露件隐藏67-69
• 5.3.3 底盘平滑处理69-70
• 5.3.4 前后车轮扰流板70-72
• 5.3.5 本节小结72-73
• 5.4 发动机舱布局对整车气动特性影响分析73-75
• 5.4.1 进气格栅封闭风洞试验73
• 5.4.2 增加发动机舱导风板73-74
• 5.4.3 封闭部分进气格栅74-75
• 5.4.4 增加冷却芯体密封75
• 5.4.5 本节小结75
• 5.5 整车减阻优化方案统计及最终减阻效果75-76
• 5.6 气动阻力对车辆燃油经济性影响分析76-78
• 5.7 本章小结78-79
• 第6章 总结与展望79-81
• 6.1 总结79
• 6.2 展望79-81
• 参考文献81-85
• 致谢85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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10 傅立敏,靳春宁;轿车三维分离流动特性的研究[J];汽车工程;1998年06期

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本文编号：566299