基于Fluent汽车周围流场的数值模拟(2)
1.2 汽车外形及流场研究现状 目前，傅立敏[6]等人应用 CFD在 STAR-CD平台下，采用相同的湍流模型和差分格式，针对同一简化车身模型和车轮，对具有6 种不同辐板的车轮及其整车模型的外流场进行了数值模拟， 讨论车轮辐板上开孔面积和开孔布置方式对车轮及其整车的空气动力特性的影响。结果表明，模型周围流场中涡量增加引起阻力系数的增加，可通过增加开孔数以大道减小汽车总气动阻力的目的；但是，每个孔开孔面积的增加将增大车轮本身的气动阻力系数，综合建议可适当增加开孔数以获得较低的气动阻力系数。王晓明[1]等人模拟分析研究汽车车轮，发现汽车车轮旋转对整车流场有明显影响。旋转车轮上半部分压力大于静止车轮上半部分的压力， 压力在汽车前后轮周围分布不同，汽车底盘处沿横向越靠近车轮,受车轮旋转的影响越大，汽车在车轮旋转时阻力系数和升力系数比较低。 张英朝[7]等人根据汽车理论， 通过建立MIRA标准汽车模型，建模 9种汽车模型，模型间车窗开闭情况及开启程度不同，应用高雷诺数低速不可压模型，采用与风洞类似的数值模拟边界条件和基于 N-S 方程的商业软件求解研究了汽车在开窗行驶时汽车整车行驶阻力增加的情况和对燃油消耗的影响。研究表明，当汽车低于 90km／h行驶时，开窗行驶可使燃油消耗低于开空调行驶；车速高于 90km／h 行驶时，汽车气动阻力随车窗的开启逐渐增大，消耗的功率也迅速增大，且高速行驶打开车窗会增大室内的噪声。 车辆队列行驶时，后车进入前车的尾流区，从而干扰两辆车之间的流场，影响汽车的气动特性，导致其燃料消耗特性和驾驶特性发生变化。傅立敏[8]等人用 SAE 提案的标准模型，通过改变队列中行驶车辆的数目和汽车前后的距离，采用数值模拟方法，讨论车辆队列行驶时车间距离、车辆数目变化对空气动力特性和气动阻力系数的影响。结果表明队列行驶时车辆气动阻力值随车间距离的缩短而降低，当车间距一定时，平均阻力系数随着队列中车辆数目的增加降低 20%~30%，中心位置处的车阻力最低文献综述。 DAN WEI[9]使用CATIA软件完成几何建模，模型需要消除部分零件间隙，近似认为来流无干扰，使用STAR-CD软件选择计算域。假定地面与入口气流速度相同，地面边界条件设置为速度边界条件，速度大小 50m/s,采用 RNG/k湍流模型，模拟汽车实际行驶时地面与汽车之间的相对运动。模拟计算显示小轿车周围的流场极其复杂，表现出三维湍流特征。气流在汽车尾部区域突然失去附着，气流的流动状况非常复杂。 为了获得在道路上依赖于速度的阻力系数， José C. Páscoa[10]使用一种新的方法获得空气阻力系数。实验过程中，为消除滚动阻力成分对实验结果带来的影响,在使用和不使用气动屏蔽的情况下对牵引车辆进行研究。实验中，试验车辆被另一辆车以恒定的速度拖动，用来获得速度方程中的滚动系数。该方法成功地表现出用于车辆的最适当的驱动速度，定义了在较低的风阻和滚动阻力时最快的行驶速度。