fluent汽车模型cfd模拟 - 图文

基于FLUENT的汽车模型CFD模拟

本次作业是利用CFD对流经结构外表面流动进行研究，模拟汽车运动中流经汽车表面的气体动力学现象。

目的：

(1) 创建对单一小车模型的CFD模拟；

(2) 进行两车模型CFD模拟并研究车间距对模拟的影响； (3) 了解湍流流动模型以及对y+；

(4) 创建对单一小车加尾翼模型CFD模拟。

操作过程

一、 单车模型

（1）创建独立性网格

小车形状以及计算域如图1，小车长度为1。为了不影响计算，计算域设定的很大，长27，宽为5。

图1 小车形状及计算域

由于小车以100km/h的速度运动，相当于小车不动，地面以27.778m/s的速度向x方向运动，此时空气流动为湍流，因此在小车的边界上要设置边界层网格。设置第一层为0.0029，成长因子为1.09，层数为6，如图2。

图2 边界层网格

因为主要研究小车附近的空气流动特性，从小车到计算域边界应用sizing function。小车地面到地面的sizing function参数设为start size：0.035，growth rate：1.15，max size：0.1；小车其他边到计算域边界参数设为start size：0.035，growth rate：1.2，max size：20，如图3。

图3 sizing function设定

创建面网格，非结构网格，选择三角形网格，为了创建独立性网格，将网格密度逐次加倍得到种网格如图4。

图4 网格

对网格进行检查，发现密度最大的第四种网格的aspect ratio大于6的有13个，edge ratio大于6的有8个如图5，其他网格质量较好。

图5 网格检查

定义边界：

Sky: Symmetry Inlet: Velocity inlet Outlet: Pressure outlet Ground: Wall Car_front: Wall Car_top: Wall Car_back: Wall Car_bottom: Wall （2）应用fluent对小车网格进行计算

分别对四种不同密度的网格进行计算。读入网格，检查完毕后需要对网格进行光滑处理，如图6。

图6 smooth/swap

因为空气速度比较大，是湍流流动，所以要选用湍流模型，这里选用k-e模型，各参数选用默认值，如图7。

图7 湍流模型

设定边界条件，inlet为速度入口，速度为27.778，outlet为压力出口，ground为移动壁面相对速度为27.778，其他参数如图8。

图8 定义边界条件

从入口初始化，并计算，监视残差与阻力系数，如图9。

图9 残差与阻力系数

Continuity都是随着迭代次数增加一直减小，其他残差随迭代次数增加先增大后减小。阻力系数是从计算开始立刻减小，然后增加，再迭代10次左右以后保持不变。

对近壁面Y+值作图。四种网格小车边界层的y+值如图。

图18 双车模型

应用FLUENT分别计算。Y+值如图。

图19 0.5倍车距前车、后车Y+值

图20 1倍车间距前车、后车Y+值

图21 2倍车间距前车、后车Y+值

3种不同车距模型，前车的y+值大部分都在75-175之间，后车的y+值大部分都在80-180之间，符合50-300的要求。

三种间距模型的阻力系数和升力系数分别如图。

图22 0.5倍车间距前车、后车阻力系数和省力系数

图23 1倍车间距前车、后车阻力系数和升力系数

图24 2倍车间距前车、后车阻力系数和省力系数

0.5倍、1倍、2倍模型前车阻力系数分别为0.346、0.398、0.441，后车的阻力系数为0.279、0.269、0.271。双车模型前后车的阻力系数比单车的0.454模型小，而且后车的阻力系数明显降低。两车间距越小，前车的阻力系数越小，后车阻力系数变化不大。在研究范围内两车相距越远前车受到的影响越小，但是前车对后车的影响区域很大，后车的阻力系数变化不大可以说明这一点。

0.5倍、1倍、2倍模型前车升力系数分别为-0.011、-0.237、-0.373，后车

升力系数分别为-0.388、-0.285，-0.297，而单车模型的省力系数为-0.236。双车模型前后车的升力系数比单车的-0.236模型大，说明后车有更大的下压力。两车间距越小，前车的阻力系数越小，0.5倍车距的前车模型升力系数很小，1倍车距升力系数与单车模型大致相等。前车的阻力系数随车间距减小先减小在增加，但1倍间距与2被间距后车升力系数变化不大。

图25 2车压力图

图26 2车速度图

从图中可以看出，两车模型中后车前部的气体压力比前车小得多，其他部位压力大致相等，车距越小两车之间高压区域越小。后车前部的气体速度也要比前车小，车距越小两车之间气体低速区域越显著。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/x7ih.html