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转动车轮对轿车外流场影响的数值模拟

甄华翔  
【摘要】: 汽车空气动力特性是汽车的重要特性,对汽车的动力性、燃油经济性和操纵稳定性有直接的影响。数值模拟计算是现今研究汽车空气动力特性的重要方法。在汽车外流场数值模拟计算中,通常只采用简化车身,后视镜、车轮等车身附件被忽略不计。作为汽车车身中重要的组成部分,因车轮影响而增加的气动阻力可占到整车阻力的30%,车轮对汽车空气动力特性有重要影响。除此之外,由于车轮的作用,车身底部流场进一步复杂化,其结果也直接影响整车的空气动力特性。因此,了解和掌握车轮附近流场特性以及对整车外流场的影响,对于进一步改善和提高汽车整体气动特性有重要作用。 本课题中,首先对Ahmed钝体进行数值模拟计算,得到所选用的湍流模型和网格的计算精度,保证后续数值模拟计算结果的可靠性,并比较了取消支柱和使用支柱情况下Ahmed钝体的气动特性变化。其次分析单个车轮在悬空、着地情况下的不同气动特性表现。最后选用国内某常见轿车为计算模型,比较在无车轮、固定车轮、转动车轮条件下,模型气动特性的差别,并详细分析车轮附近流场特性以及其对整车气动特性的影响。 结果证实:支柱对Ahmed钝体气动特性有重要影响;无车轮模型在气动阻力与气动升力的计算上误差较大,带有车轮的模型在气动阻力与气动升力计算上吻合较好:车轮是产生阻力与升力的重要车身附件;车轮的存在对车身尾部涡流形态有重要影响;固定车轮与转动车轮对于车身尾涡区的影响类似,计算得到的气动力系数比较接近;车轮直接影响整个汽车的外流场特性,忽略车轮的汽车外流场数值模拟计算不能得到正确结果,不能符合实际工程的要求。


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