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小轿车绕流流场的三维计算机模拟
| 论文题名： | 小轿车绕流流场的三维计算机模拟 |
| 关键词： | 汽车绕流;尾流;湍流;计算机模拟;空气动力学;汽车流场;轿车 |
| 摘要： | 早在汽车诞生不久，人们就开始研究汽车的空气动力学问题，取得了一些应用性成果，推动了汽车工业的发展。随着汽车技术的提高和高等级公路的发展，汽车实用行驶速度日益提高，汽车在行驶时与空气的相互作用也越来越显著，它在很大程度上影响着汽车的经济性、动力性和稳定性。 迄今为止，国内外汽车空气动力学的研究一般是用试验和理论相结合、以试验为主计算为辅的方法。试验主要是进行风洞试验，它是汽车空气动力学研究的主要手段，它是发现和验证理论和计算方法的重要手段和基础。近年来，伴随着计算机的发展及计算技术的进步，数值研究取得了迅猛的发展，这种数值研究属于计算流体力学CFD(ComputationalFluidDynamics)的范畴，它利用计算数学的算法将流场的控制方程离散到一系列网格节点上求其离散的数值解。与试验研究相比，CFD开发的时间短，所需经费少。但是，数值模拟也存在着一些缺点，如因没有完全搞清楚湍流等流态特性，还没有普遍适用的数学模型。在数值计算上收敛性和精度也有待改进。数值计算不能完全替代试验，试验对于校正CFD方法和检验CFD结果是非常必要的。 本文首先介绍了绕汽车流场的特征，汽车空气动力学研究的基本方法，为后面的数值计算打下理论的基础。在第四章中，简要介绍了商用计算流体力学(CFD)软件PHOENICS的工作原理和使用方法。第五章中，采用PHOENICS与CAD软件相结合，首先参考文献对研究方法的可行性进行了验证。计算值与文献值在汽车的前部是重合且一致的，而在汽车顶部却出现了一些偏差，两者的压力系数曲线走势是基本一致的。这说明本文的计算方法是可以采纳的。进而，对长安奥托SC7081A型小轿车周围流场进行了三维数值模拟，重点分析了小轿车尾部的湍流情况。结果表明：由于小轿车外形的复杂性和受地面效应的影响，周围的流场极其复杂且表现出三维湍流特征；在汽车尾部区域，由于气流在此处突然失去附着，形成马蹄涡和拖拽涡，使尾部气流的流动状况变得更加复杂，大尺度涡的形成使得气流耗散的能量增加，从而使汽车的阻力显著增大。 |
| 作者： | 樊雪峰 |
| 专业： | 流体力学 |
| 导师： | 陈景秋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2003 |
| 正文语种： | 中文 |
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