側(cè)風(fēng)對轎車氣動特性影響的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)數(shù)值模擬對比研究

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1、側(cè)風(fēng)對轎車氣動特性影響的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)數(shù)值模擬對比研究2010年(第32卷)第6期汽車工程AutomotiveEngineering2010(Vo1.32)No.6側(cè)風(fēng)對轎車氣動特性影響的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)數(shù)值模擬對比研究術(shù)王夫亮,胡興軍,楊博,傅立敏(吉林大學(xué)汽車工程學(xué)院,長春130022)2010099[摘要]分別采用穩(wěn)態(tài)方法和基于動網(wǎng)格技術(shù)的動態(tài)方法對側(cè)風(fēng)作用下的汽車外流場進行了3種情況的數(shù)值模擬,將3種模擬結(jié)果進行對比,同時將部分模擬結(jié)果與試驗值進行了對比.結(jié)果表明合理選用數(shù)值模擬方案可獲得較滿意的計算結(jié)果;地面邊界層對計算結(jié)果影響較大

2、;穩(wěn)態(tài)方法和動態(tài)方法的流場分布,阻力系數(shù)和升力系數(shù)以及較弱側(cè)風(fēng)條件下的側(cè)向力系數(shù)有較好的一致性,強側(cè)風(fēng)條件下的側(cè)向力系數(shù)則差別較大.關(guān)鍵詞:汽車空氣動力學(xué);側(cè)風(fēng);穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬;動態(tài)數(shù)值模擬;地面邊界層效應(yīng)AStudyontheComparisonBetweenSteadyandDynamicNumericalSimulationsoftheCrosswindEffectsonCarAerodynamicCharacteristicsWangFuliang,HuXingjun,YangBo&FuLiminCollegeofAu

3、tomotiveEngineenng,JilinUniversity,Changchun130022[Abstract]Threedifferentnumericalsimulationsontheexteriorflowfieldaroundacarundertheeffectofcrosswindareconductedrespectivelywithbothsteadymethodanddynamicmethodbasedonmovingmeshtech—nique,andtheresultsarecomparedtoeach

4、otherandwithtestone.Theresultsshowthatsatisfyingresultscanbeobtainedwithproperschemeofnumericalsimulationandthegroundboundarylayerhassignificanteffectonsimula—tedresults.Forthedistributionofflowfield,dragcoefficient,liftforcecoefficient,andsideforcecoefficientunderweak

5、crosswind,theresultsareingoodagreementwitheachother,butanapparentdiscrepancycanbefoundforsideforcecoefficientunderstrongcrosswind.Keywords:vehicleaerodynamics;crosswind;steadynumericalsimulation;dynamicnumericalsimula-tion;groundboundarylayereffect前言汽車空氣動力學(xué)特性是汽車的重要性能,由

6、于自然風(fēng)的普遍存在,汽車的氣動特性經(jīng)常受到側(cè)風(fēng)的影響.側(cè)風(fēng)速度較低時,會導(dǎo)致乘員的乘坐舒適性降低,而當(dāng)側(cè)風(fēng)速度較高或車輛高速行駛時,汽車容易在側(cè)風(fēng)的作用下偏離行駛方向.為了消除側(cè)風(fēng)的影響,駕駛員須要連續(xù)調(diào)整轉(zhuǎn)向盤,這會導(dǎo)致駕駛員過早疲勞而增加行駛危險性…,極端情況下還會引起安全問題,例如車輛會被吹離它的行車路線甚至發(fā)生側(cè)翻.此外,當(dāng)今汽車輕量化在降低汽車燃油消耗的同時,也增加了汽車的瞬態(tài)側(cè)風(fēng)敏感性L2],因此研究汽車在側(cè)風(fēng)作用下的氣動特性隨側(cè)風(fēng)作用而變化的規(guī)律,對于提高汽車的行駛安全性具有重要意義.根據(jù)研究中汽車(或模型)狀態(tài)的不同

7、,側(cè)風(fēng)問題的研究方法可分為穩(wěn)態(tài)方法和動態(tài)方法J.穩(wěn)態(tài)方法是指車輛固定不動,用斜前方來流的兩個分量分別模擬車身的運動和側(cè)風(fēng)作用J,其原理如圖1所示.圖中為車速,為側(cè)風(fēng)速度,為二者合成的入口速度,為橫擺角.動態(tài)方法則是使車輛做國家自然科學(xué)基金項目(60222207)和吉林大學(xué)'985'工程項目資助.原稿收到日期為2009年3月16日,修改稿收到日期為2009年7月6日.汽車工程2010年(第32卷)第6期運動而研究側(cè)面氣流的作用,其原理如圖2所示,汽車以.行駛,車身一側(cè)受到側(cè)風(fēng)的作用,圖中L為車長,為車寬.圖1穩(wěn)態(tài)研究方法示意圖c,+毒

8、c=一老+毒auA-pUi'ttj')(2)+Ox=Ox差Ox—P)+s㈩',式中:下標(biāo)i和取值為1,2,3;p為流體密度;u為速度時均值;u為速度脈動值;S為源項;,為擴散系數(shù).對于隨時間動態(tài)更新的計算域網(wǎng)格,關(guān)于普通標(biāo)量的積分形