基于CFD技术的FSC赛车车身气动造型设计
上传者:邵华|上传时间:2015-04-24|密次下载
基于CFD技术的FSC赛车车身气动造型设计
交流
河北
基于CFD 技术的FSC 赛车车身气动造型设计
山西中北大学机械与动力工程学院
1 引言
近年来,大学生方程式赛车(简称“FSC 赛车”)在世界范围内迅速发展,在赛车的车身设计过程中,车身动力学特性对赛车各方面的性能有重要的影响。因汽车的风洞实验对车身空气动力学有极强的预测性而被用在汽车设计中,但弊端是实验手段复杂、费用高、周期长。随着计算机应用技术和湍流理论的发展,把计算流体力学应用到汽车设计上已成为可能,从而把原来只能在风洞中进行的实验转化到计算机上来。
2 车身模型的建立2.1三维模型建立
车身的设计不仅用来保护驾驶员的安全,给驾驶员提供一个相对于外界比较稳定的驾驶环境,还要满足自我审美和个性化等要求,进而设计出了各种车身造型,造成模型曲面复杂、细节多,在模型的处理、网格的生成和计算过程中都需要花费大量的时间,因此国内外许多学者在进行气动研究时通常使用简化模型[2]。本次计算入口条件为对称均匀来流,为了节省计算耗费,故只取模型沿纵向对称面的一半,如图1所示。
图2 表面网格
从图2的初始表面网格可以看出,没有在车身表面和地面考虑到边界层,而且网格有些地方的最小尺寸不太合适,所以需要进一步对网格划分,并且要考虑到边界层的影响[3]。将全局网格最小尺寸设为2mm,并且使用Infation功能对车身表面wall-car和地面wall-gound进行边界层划分。最后由表面网格和膨胀层网格生成所需的计算域网格,赛车车身的外流场计算区域划分单元总数最终为817321。
2.3边界条件的设置
图1 三维简化模型
2.2网格生成
对汽车进行数值模拟时所使用的计算域为长方体,本文使用ANSYS DesignModeler创建赛车车身的三维几何体外流场计算区域,其外流场计算区域使用
作者简介:樊卓闻,1989年出生,山西运城人,硕士,研究方向:内燃机涡轮增压技术。
樊卓闻张翼任润国
Enclosure(包围)来生成。
本文使用ANSYS-WorkBench集成环境中的Mesh 模块对外流场计算区域划分网格。
计算网格的划分是数值模拟过程中最为耗时的部分,同时网格的质量很大程度上决定着数值模拟结果精度甚至数值模拟能否收敛。为了提高计算精度,在网格划分中先采用高级尺寸功能函数的Proximity and Curvature方法划分网格,进行表面网格预览,表面网格如图2所示。
汽车周围的流体是空气,空气在一个标准大气压(海平面高度)下,摄氏温度15℃时的密度ρ=1.225kg/m3,动力粘性系数μ=1.7894×10Ns/m2,运动粘度v =μ/ρ=1.4607m2/s。因此,当空气的速度ν<50m/s时,可视为不可压缩流体。本次模拟的风速为25m/s,因此可以把汽车绕流考虑成不可压缩的。汽车绕流问题一般都简化为定常、等温、不可压缩的三维流场,考虑
58
2015年第2
内容需要下载文档才能查看期
到由于复杂外形引起的分离,应按湍流处理。
3 数值模拟结果及分析3.1车身速度分布特性
为了展现车身速度分布特性,本文选取了车身纵向对称面上的速度矢量图。从图3可以看出,远方来流首先遇到汽车头部顶点。在此处,气流阻塞,来流速度降低,形成一个比较大的阻滞区,为一驻点。流经驻点,气流分成上下四部分,两部分从车头旁边流出,一部分流向车顶,一部分流向车底部。上部气流在车头前部开始提速,到达车头后缘的时候,发生了分离现象。
3.2压力分布
图3 车身表面上的速度矢量
图4 车身表面上的压力分布图
从图4可以观察到,在车身上表面,除了车身前脸部位和侧翼局部出现了正压区外,其余部分均为负压区。出现负压值较大的部位是车头后部驾驶舱位置。远方来流由于在汽车前部顶点处受到垂直方向上的阻滞,来流速度快速降低为0,全部动压变为静压,压力系数达到最大值约为1。我们还可以看到赛车后部负压区较多,因此汽车前部总压力较后部要大,前后的箍力差造成了汽车的压差阻力,这部分阻力占总阻力的主要部分,要想降低汽车的气动阻力,必须设法使尾部的压力升高,以此降低压差阻力。
3.3三维外流场速度流线分析
图5 车身纵向对称面上的速度流线图
河北
交流
图6 车身表面上的速度流线图
通过流态分析,可以理解重要的流动过程。图5显示了该车身纵向中心对称面的流态。从图中可以看出各流线之间不是等距的,而各流线之间的间距差异,刚好表明了升力的来源。间距近,表明流速高,静压低,从而减小有效载荷。图6所示为车身的速度流线图。从图中可以观察到,车身流线清晰,只是在驾驶舱和座椅后面产生湍流,但由于这不可避免,整体上来说整车的气动造型不错。
3.4气动力系数分析
为了反应出汽车外形的空气动力特性,在求解器中输出气动阻力和气动升力结果,如图7和图8所示。
图7 气动阻力结果
图8 气动升力结果
可以看出,车身所受到的气动阻力为82N,其中压
差阻力为77N,摩擦阻力为5N,空气阻力系数为0.33;气动升力为64N,气动升力系数为0.25。气动力系数比较符合实际的试验规律值。
4 总结
本文对赛车车身三维建模进行简化,利用ANSYS Meshing对计算模型进行计算区域的设置、网格的划分以及边界类型的确定。通过得到的速度云图、压力云图、速度矢量图以及车身流线图分析了赛车车身的流场特性、表面压力,并得到车身的气动力系数及升力系数,总结车身的气动特性。通过对本次车身外流场流态的分析,了解了该车身的流动特性,为改善该车的气流流线,减少空气阻力和升力,减少涡流的产生与发展,控制气流,提供了一定的参考价值。
参考文献:
[1]谷正气.汽车空气动力学[M].北京:人民交通出版社,2005:1-26.
[2]丁欣硕,焦楠.FLUENT 14.5 流体仿真计算从入门到精通[M].北京:清华大学出版社.2014:2.
[3]江涛.汽车车身气动造型设计优化研究[D].长沙:湖南大学,2011.
[4]王俊,龚旭,李义林等.CFD 技术在汽车车身设计中的应用[J].汽车技术
内容需要下载文档才能查看 内容需要下载文档才能查看 内容需要下载文档才能查看 内容需要下载文档才能查看 内容需要下载文档才能查看,2013(4):14-17.
2015年第2期
59
内容需要下载文档才能查看
基于CFD技术的FSC赛车车身气动造型设计作者:
作者单位:
刊名:
英文刊名:
年,卷(期):樊卓闻, 张翼, 任润国山西中北大学机械与动力工程学院河北农机Hebei Farm Machinery2015(2)
引用本文格式:樊卓闻.张翼.任润国 基于CFD技术的FSC赛车车身气动造型设计[期刊论文]-河北农机 2015(2)
下载文档
热门试卷
- 2016年四川省内江市中考化学试卷
- 广西钦州市高新区2017届高三11月月考政治试卷
- 浙江省湖州市2016-2017学年高一上学期期中考试政治试卷
- 浙江省湖州市2016-2017学年高二上学期期中考试政治试卷
- 辽宁省铁岭市协作体2017届高三上学期第三次联考政治试卷
- 广西钦州市钦州港区2016-2017学年高二11月月考政治试卷
- 广西钦州市钦州港区2017届高三11月月考政治试卷
- 广西钦州市钦州港区2016-2017学年高一11月月考政治试卷
- 广西钦州市高新区2016-2017学年高二11月月考政治试卷
- 广西钦州市高新区2016-2017学年高一11月月考政治试卷
- 山东省滨州市三校2017届第一学期阶段测试初三英语试题
- 四川省成都七中2017届高三一诊模拟考试文科综合试卷
- 2017届普通高等学校招生全国统一考试模拟试题(附答案)
- 重庆市永川中学高2017级上期12月月考语文试题
- 江西宜春三中2017届高三第一学期第二次月考文科综合试题
- 内蒙古赤峰二中2017届高三上学期第三次月考英语试题
- 2017年六年级(上)数学期末考试卷
- 2017人教版小学英语三年级上期末笔试题
- 江苏省常州西藏民族中学2016-2017学年九年级思想品德第一学期第二次阶段测试试卷
- 重庆市九龙坡区七校2016-2017学年上期八年级素质测查(二)语文学科试题卷
- 江苏省无锡市钱桥中学2016年12月八年级语文阶段性测试卷
- 江苏省无锡市钱桥中学2016-2017学年七年级英语12月阶段检测试卷
- 山东省邹城市第八中学2016-2017学年八年级12月物理第4章试题(无答案)
- 【人教版】河北省2015-2016学年度九年级上期末语文试题卷(附答案)
- 四川省简阳市阳安中学2016年12月高二月考英语试卷
- 四川省成都龙泉中学高三上学期2016年12月月考试题文科综合能力测试
- 安徽省滁州中学2016—2017学年度第一学期12月月考高三英语试卷
- 山东省武城县第二中学2016.12高一年级上学期第二次月考历史试题(必修一第四、五单元)
- 福建省四地六校联考2016-2017学年上学期第三次月考高三化学试卷
- 甘肃省武威第二十三中学2016—2017学年度八年级第一学期12月月考生物试卷
网友关注
- 学化妆去店里学好些还是去化妆学校学好些?
- 导论史学概论
- 人的一生中,心态最重要
- 代现永15年终总结(拓展部)Word
- 微课反思
- 西华大学上机实验报告7
- 10年度小学环境教育工作总结
- 不同限根方式对丽豆容器苗根系生长的影响_贾军
- 社会工作者四级 多选题
- 第7章+城市公共经济管理Word
- 动漫美女Word
- 第一章 马克思主义中国画的两大理论成果Word
- 锦州师专2017年学校就业创业工作调查表
- 反思过去 展望未来
- 新能源企业融资项目调查研究
- 人,活就要活得真实
- 弹性力学上机报告
- 人生的苍凉,写到心坎里去了
- 新田家具产业园建设项目市场调查研究报告
- 一学一做专题教育活动之做合格共青团员Word培训课件
- 人生难免有挫折Word
- 第四章 财产保险Word
- 国家治理现代化视角人与社会关系研究
- _新课程中利用物理学史培养学生的科学精神 (1)
- 太保庄小学-2009—2010学年度环境教育课程教学计划
- 2010-2011学年度环境教育教学计划
- 留学生班级档案规范化管理实施办法
- 濒危植物丽豆播种育苗试验_王建军
- 小学生课堂小组合作学习能力调查问卷
- 报告-撰写要点
网友关注视频
- 苏科版数学七年级下册7.2《探索平行线的性质》
- 【部编】人教版语文七年级下册《泊秦淮》优质课教学视频+PPT课件+教案,湖北省
- 冀教版英语四年级下册第二课
- 沪教版牛津小学英语(深圳用)五年级下册 Unit 1
- 外研版英语七年级下册module3 unit1第二课时
- 七年级英语下册 上海牛津版 Unit9
- 沪教版八年级下册数学练习册20.4(2)一次函数的应用2P8
- 冀教版小学数学二年级下册第二单元《有余数除法的整理与复习》
- 苏教版二年级下册数学《认识东、南、西、北》
- 二年级下册数学第二课
- 【部编】人教版语文七年级下册《泊秦淮》优质课教学视频+PPT课件+教案,天津市
- 河南省名校课堂七年级下册英语第一课(2020年2月10日)
- 第五单元 民族艺术的瑰宝_16. 形形色色的民族乐器_第一课时(岭南版六年级上册)_T1406126
- 冀教版小学英语四年级下册Lesson2授课视频
- 第4章 幂函数、指数函数和对数函数(下)_六 指数方程和对数方程_4.7 简单的指数方程_第一课时(沪教版高一下册)_T1566237
- 外研版英语三起5年级下册(14版)Module3 Unit1
- 冀教版小学数学二年级下册1
- 每天日常投篮练习第一天森哥打卡上脚 Nike PG 2 如何调整运球跳投手感?
- 冀教版小学数学二年级下册第二单元《余数和除数的关系》
- 北师大版小学数学四年级下册第15课小数乘小数一
- 冀教版小学数学二年级下册第二周第2课时《我们的测量》宝丰街小学庞志荣.mp4
- 北师大版八年级物理下册 第六章 常见的光学仪器(二)探究凸透镜成像的规律
- 外研版英语三起5年级下册(14版)Module3 Unit2
- 飞翔英语—冀教版(三起)英语三年级下册Lesson 2 Cats and Dogs
- 沪教版八年级下册数学练习册21.3(3)分式方程P17
- 化学九年级下册全册同步 人教版 第18集 常见的酸和碱(二)
- 冀教版小学数学二年级下册第二周第2课时《我们的测量》宝丰街小学庞志荣
- 沪教版八年级下册数学练习册21.4(1)无理方程P18
- 冀教版英语五年级下册第二课课程解读
- 七年级英语下册 上海牛津版 Unit3
精品推荐
- 2016-2017学年高一语文人教版必修一+模块学业水平检测试题(含答案)
- 广西钦州市高新区2017届高三11月月考政治试卷
- 浙江省湖州市2016-2017学年高一上学期期中考试政治试卷
- 浙江省湖州市2016-2017学年高二上学期期中考试政治试卷
- 辽宁省铁岭市协作体2017届高三上学期第三次联考政治试卷
- 广西钦州市钦州港区2016-2017学年高二11月月考政治试卷
- 广西钦州市钦州港区2017届高三11月月考政治试卷
- 广西钦州市钦州港区2016-2017学年高一11月月考政治试卷
- 广西钦州市高新区2016-2017学年高二11月月考政治试卷
- 广西钦州市高新区2016-2017学年高一11月月考政治试卷
分类导航
- 互联网
- 电脑基础知识
- 计算机软件及应用
- 计算机硬件及网络
- 计算机应用/办公自动化
- .NET
- 数据结构与算法
- Java
- SEO
- C/C++资料
- linux/Unix相关
- 手机开发
- UML理论/建模
- 并行计算/云计算
- 嵌入式开发
- windows相关
- 软件工程
- 管理信息系统
- 开发文档
- 图形图像
- 网络与通信
- 网络信息安全
- 电子支付
- Labview
- matlab
- 网络资源
- Python
- Delphi/Perl
- 评测
- Flash/Flex
- CSS/Script
- 计算机原理
- PHP资料
- 数据挖掘与模式识别
- Web服务
- 数据库
- Visual Basic
- 电子商务
- 服务器
- 搜索引擎优化
- 存储
- 架构
- 行业软件
- 人工智能
- 计算机辅助设计
- 多媒体
- 软件测试
- 计算机硬件与维护
- 网站策划/UE
- 网页设计/UI
- 网吧管理