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简析湍流货车外流场数值模拟

收藏本文 2024-03-14 点赞:4810 浏览:15413 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:近些年由于高速公路的建设以及货车数量的逐渐增加,货车在整个运输行业扮演着重要的角色,货车的动力性、燃油经济性以及操纵稳定性等特性受到越来越多的关注,随之而来的是对气动力有着更高的要求。本论文是通过计算流体力学软件对货车的外流场进行数值模拟探讨,详细考察了外流场特性,同时浅析了货车的阻力来源,最后优化结构参数降低气动阻力。本论文对货车的气动力特性和外流场特性做了详细探讨。首先,采取K-ε模型对Ahmed钝体进行了外流场的数值模拟,并讨论了Ahmed钝体压力分布以及尾部流场,最后将仿真结果和Ahmed钝体实验数据加以比较,相对误差小于5%,满足模拟的精度要求;其次,采取K-ε模型对某款真实货车进行了外流场的数值模拟,对货车的外部流场进行了详细浅析,包括货车的压力分布、流线、尾涡结构、摩擦因数和湍动能等,并浅析了货车气动阻力的主要影响因素;最后,对货车进行结构参数的探讨,浅析了导流罩尾部高度、导流罩尾部离车厢前端的距离以及车厢尾部下倾角对货车气动力的影响。在此基础上进行了优化改善,对改善后货车的外流场进行了详细浅析,计算出的气动阻力系数和原货车模型计算出的阻力系数进行比较,气动阻力下降15.16%。本论文通过模拟计算,详细浅析了货车模型的外流场,提出了合理的导流罩尾部高度、导流罩尾部离车厢前端的距离以及车厢尾部下倾角的角度,对货车的减阻有一定的参考作用。关键词:货车论文外流场论文数值模拟论文减阻论文湍流模型论文

    摘要5-6

    Abstract6-11

    插图索引11-13

    第1章 绪论13-19

    1.1 探讨背景与作用13-14

    1.2 汽车空气动力学的探讨策略14-16

    1.3 汽车空气动力学的进展历史16

    1.4 货车空气动力学探讨近况16-17

    1.5 本论文主要的探讨内容17-18

    1.6 本章小结18-19

    第2章 货车空气动力学特性19-27

    2.1 货车车空气动力学基本论述19-22

    2.1.1 气动力和力矩19

    2.1.2 货车各个力系数19-22

    2.1.3 车身表面压力22

    2.2 货车流场22-23

    2.2.1 货车外流场22-23

    2.3 空气动力学对货车设计的指导作用23-26

    2.3.1 空气动力对动力性的影响23-25

    2.3.2 空气动力对货车经济性的影响25

    2.3.3 空气动力对操纵稳定性的影响25-26

    2.4 本章小结26-27

    第3章 计算流体力学基本论述27-36

    3.1 数值模拟论述27-29

    3.1.1 流体力学制约方程27-28

    3.1.2 湍流制约方程28-29

    3.1.3 湍流模拟策略29

    3.2 数值模拟的实现29-33

    3.2.1 计算流体动力学求解历程29-31

    3.2.2 制约方程的空间离散31

    3.2.3 制约方程的时间离散31-32

    3.2.4 壁面区处理32-33

    3.3 外流场模拟的边界条件33-34

    3.3.1 流动入口边界条件33

    3.3.2 流动出口边界条件33-34

    3.3.3 对称面边界条件34

    3.3.4 壁面边界条件34

    3.4 计算域的网格处理34-35

    3.4.1 网格的分类34-35

    3.4.2 网格生成要求35

    3.5 本章小结35-36

    第4章 Ahmed钝体和货车外流场数值模拟36-50

    4.1 STAR-CCM+软件介绍36

    4.2 Ahmed钝体外流场数值模拟36-43

    4.2.1 Amed CAD模型37

    4.2.2 计算域和网格划分37-38

    4.2.3 计算条件设置38

    4.2.4 阻力浅析38-39

    4.2.5 压力分布及流场分布39-42

    4.2.6 仿真结果与实验比较42-43

    4.3 货车外流场数值模拟43-49

    4.3.1 货车CAD模型43-44

    4.3.2 计算域和网格划分44-45

    4.3.3 计算条件的设置45

    4.3.4 表面压力分布45-46

    4.3.5 货车表面y+ 和摩擦因数分布46-47

    4.3.6 货车外部流场及尾部湍动能浅析47-48

    4.3.7 产生货车阻力的主要理由48-49

    4.4 本章小结49-50

    第5章 货车结构参数对外流场影响的探讨50-64

    5.1 改善货车的CAD模型50-51

    5.2 网格的划分和边界条件的设定51-52

    5.2.1 计算域的设定和网格划分51-52

    5.2.2 边界条件的设定52

    5.3 导流罩尾部高度对气动阻力的影响52-54

    5.3.1 模型与计算域网格划分以及计算条件设的定52-53

    5.3.2 计算出的阻力系数53-54

    5.3.3 对称面压力分布比较54

    5.4 车厢离导流罩尾部的距离对气动阻力的影响54-56

    5.4.1 模型与计算域网格划分以及计算条件设的定54

    5.4.2 不同距离时所求出的阻力系数54-55

    5.4.3 局部对称面压力分布图55-56

    5.5 车厢尾部下倾角对气动阻力的影响56-58

    5.5.1 模型及计算域网格划分56

    5.5.2 不同下倾角计算出的阻力系数56-57

    5.5.3 货车尾部压力和湍动能分布图57-58

    5.6 优化后货车外流场数值模拟结果浅析58-61

    5.6.1 货车表面压力分布59

    5.6.2 货车外流场浅析59-61

    5.7 改善前后计算结果比较61-63

    5.8 本章小结63-64

    结论与展望64-65

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