基于准k-ε-v^2/LES模型的汽车外流场数值模拟

采用RANS/LES混合模式对汽车外部的平均流场进行计算分析。采用三方程的k-ε-v～2湍流模型作为RANS/LES混合模式中的RANS部分。针对k-ε-v～2湍流模型中的正应力(v 2)输送方程以及用于构造松弛函数f22的椭圆方程引起数值计算不稳定等问题,根据Boussinesq假设和量纲一分析对微分形式的v 2方程进行合理的简化,推导出代数形式的正应力v 2方程以及新的湍动粘度方程。最终获得新的准k-ε-v～2/LES混合模型,并将其应用于汽车外部流场计算仿真中。准2k-ε-v～2/LES模型的控制方程借用商业软件Fluent中的Realizable k-ε/LES模型中的k方程和方程,并采用Fluent UDF将代数形式的v 2方程以及新的湍动粘度方程写入计算程序中。计算结果与其他RANS/LES混合模型、完全大涡模拟以及风洞试验进行对比分析,结果表明,在同等的计算条件下该混合模型能更加准确且高效地模拟车身表面的气流分离以及尾部流场。

流体仿真平台对汽车外流场仿真能力的对比研究

基于同一个硬件平台和相关的参数设置,采用Fluent 12.1和Star-ccm+8.04流体仿真平台对某车身的1/3缩比模型外部绕流场进行数值仿真。以相同模型的风洞实验数据为准,通过计算获得气动升/阻力、车身表面压力和尾迹区流场结构等相关信息,对比研究了两款流体仿真平台对汽车外流场的仿真能力,为流体仿真平台的选择提供了依据。

某底排弹底排装置工作期间内部流场的数值模拟

基于均相流理论和固体火箭发动机原理建立了底排装置一维非定常内弹道模型。采用底排内弹道和修正质点外弹道耦合计算的方法对某155mm底排弹底排装置工作期间的内部流场和外弹道进行了数值模拟。得到了底排装置内压力、温度、密度和速度沿燃气通道轴向分布情况及喷口处的变化规律。计算结果表明,底排装置内的最高温度约为1944K,最大速度约65m.s-1;计算的底排工作时间为24s,增程率约为30%,与实际射击试验平均值吻合较好。

直升机旋翼气动特性对挂装火箭弹道的影响

用悬停自由尾流模型计算悬停旋翼的流场,用工程算法计算机载火箭的气动特性,将旋翼流场影响下的弹道计算与气动力计算相结合,对武装直升机挂装火箭的气动特性及弹道特性进行了计算分析。结果表明:武装直升机的气动特性对挂装武器的弹道特性有显著影响,影响主要在旋翼尾流区,在该区内旋翼尾流对火箭的法向力系数、侧向力系数和滚转力矩系数的影响尤甚。

某型轿车外流场模拟计算与实验验证

应用计算流体动力学技术,选用k-ε模型,建立某款轿车的三维模型及其外流场模型,对其进行了流体动力学模拟.着重分析了高速行驶条件下前窗角分别为20,°30°和45°的汽车周围流场,对比研究了气动阻力、升力系数与前窗角间的变化关系.结果表明:流动阻力系数和升力系数在前窗角为30°时最小.模拟结果与实验结果对比分析,气动阻力系数、升力系数与试验值的误差在5%以内,从而为汽车造型设计研究提供了理论依据.

基于35°Ahmed模型的外流场仿真精确性与被动控制减阻研究

基于商用CFD计算软件STAR-CCM+,对常见的类车体35°Ahmed模型进行外流场仿真精确度研究,主要从网格类型、湍流模型、网格尺寸3个方面,通过对模型总压差阻力系数、局部的压差阻力系数、模型尾部斜面上方流场选定点的流速3个层级的分析,研究汽车外流场的仿真精确性,寻找到一种可以接受并能应用于工程的仿真方法,即主体网格是四面体网格、k-w湍流模型、网格尺寸控制在较小量级的高质量仿真策略。在此基础上,通过在35°Ahmed模型尾部斜面添加凸起结构,进行35°Ahmed模型被动控制减阻技术研究,表明35°Ahmed模型的阻力主要来源于模型尾部,在模型尾部添加凸起结构,当附加板与斜面角度为30°时,有最优减阻效果。

外后视镜全景镜头位置对汽车气动特性的影响研究

为降低全景影像镜头对汽车气动噪声的影响,对3种不同镜头布置位置的后视镜进行整车外流场和声场分析。计算得出的压力系数与试验数据相吻合,验证了计算模型的可靠性。同时,通过分析发现,全景镜头的不同位置对流经外后视镜气流有影响,从而改变了外后视镜尾部流场以及前侧窗噪声辐射强度。相比其它方案,方案Ⅲ后视镜尾部漩涡程度、湍流动能强度以及前侧窗表面噪声辐射都相对较弱,有利降低外后视镜镜头引起的气动噪声。最后,通过对3种方案进行实车风洞噪声试验,对比发现,方案Ⅲ的车内噪声相对于其他方案较低,从而验证了分析结果的正确性。为后视镜全景影像镜头的合理布置提供了指导,有利于改善汽车乘坐的舒适性。

某三厢轿车前排风噪问题的诊断与优化

针对某三厢轿车在时速80 km/h以上时前排出现的“卟啦”风噪声问题,通过主观评价与客观测量,识别该噪声来源于前门外水切区域。结合外流场仿真及外水切断面结构分析,确定噪声类型为空腔噪声,由前门外水切区域横向气流与开口空腔的亥姆霍兹共振产生。通过对外后视镜局部造型优化并进行外流场仿真分析,发现外水切区域横向气流大小与外后视镜基座结构密切相关。针对外水切区域横向气流偏大及外水切断面空腔存在开口的问题,分别提出了基座尾部结构优化方案及外水切断面空腔封闭结构。通过实施以上优化方案,解决了前排“卟啦”风噪声问题;实测100 km/h匀速行驶时车内噪声语音清晰度提升4.6%,响度减小1.0 sone,车内风噪声品质得到明显改善。

某汽车外后视镜基座气动噪声改进与试验

为有效降低汽车后视镜处气动噪声,设计了3款外后视镜基座造型,联合流体软件和声学软件对汽车外流场和驾驶舱内声场进行耦合计算。通过分析整车外流场速度云图、前侧窗玻璃表面声压分布以及驾驶舱内声压级分布和声压级频谱曲线变化规律得到:方案Ⅱ的外后视镜基座因增加了"L"型凸起物,改变了流经前侧窗气流的流向和流速,减弱了高速气流对前侧窗地冲击,同时降低了驾驶舱内的噪声。数值结果与风洞试验数据相吻合,验证了计算方法的正确性,为降低汽车外后视镜的气动噪声提供了理论指导,有利于提高司乘人员的舒适性,增加产品的竞争力。