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基于DrivAer模型的汽车空气动力学仿真优化研究
| 论文题名： | 基于DrivAer模型的汽车空气动力学仿真优化研究 |
| 关键词： | 汽车行驶;空气动力学;阻力系数;升力系数;DrivAer模型 |
| 摘要： | 在汽车普及的时代里，人们不仅对品牌和外形更加在意，同时也对性能和能耗非常注重。汽车行驶中会产生阻力，这对汽车是一项非常不利的因素，降低了汽车速度，同时也让汽车为了抵抗阻力消耗了比原本更多了燃油，增加了人们的使用成本。此外，当汽车在高速行驶时，通过前方引擎盖的气流在达到后挡风玻璃处产生了分离现象，使得前后压力不一致进而产生了压差阻力，同时这种流动在尾部由于速度不同会产生内旋涡流，最终导致升力提升，不利于行驶。本文基于类车体DrivAer模型，对其进行了气动仿真研究。 首先，对类车体 DrivAer模型中影响阻力的关键部位进行研究。使用Hypermesh对类车体DrivAer模型进行几何前处理。之后将模型导入到STAR-CCM+软件中求解，计算输出阻力系数和升力系数。主要借助后处理模块的压力云图和速度矢量图对汽车关键部位零部件表面受力情况以及车体轮廓周围气流流动情况进行研究和分析，确定类车体DrivAer模型中影响阻力因素的关键部位。 然后，借助上述模型的后处理模块，分析原车前保险杠处所受压力分布情况和气流流动状况，进而设计改进原车前保险杠结构。对保险杠三个特征分别进行了设计，通过改变保险杠纵向截面轮廓形状、横向截面轮廓弧度、增加保险杠内部孔洞设计以及保险杠前端凸起在汽车高度方向的位移，分析汽车正投影面受到压力变化和气流流动状态的改变规律。通过仿真结果分析，最终设计出合理结构，使得整车受到阻力降低，达到降低阻力系数目的。 其次，对原车后视镜部位进行阻力受力和周围气流流动情况分析，使用主流CFD软件Hypermesh结合STAR-CCM+进行仿真，通过对比仿真结果，并根据原车后视镜大小，设计新的后视镜零部件。通过调整后视镜背面轮廓线弧度及后视镜相对车体的位置，分析汽车阻力系数变化，最终设计出最佳优化性能的后视镜。仿真表明，所设计的结构降低了整车行驶阻力系数，有利于提高燃油经济性，降低行驶 成本。 最后，对汽车尾翼进行研究。分析原车背部附近压力分布、气流流动以及尾部气流流动，得到原车升力主要形成原因。针对产生升力的主要因素，设计尾翼零部件模型。通过改变尾翼车长方向和汽车高度方向的位移、改变翼板倾角以及改变翼板横截面面积大小来优化汽车升力系数，仿真表明，改进后获的结构降低了整车行驶升力系数，提高了汽车操纵稳定性。 |
| 作者： | 李忠泉 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 赵丽丽 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 沈阳大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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