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车身开发中的CFD分析方法.doc


文档分类:汽车/机械/制造 | 页数:约3页 举报非法文档有奖
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车身开发中的 CFD 分析
前言
近年来,继结构有限元分析( FEM )成功地应用于汽车产品开发之后, CFD 分析也越来越多地应用于车身开发过程中。车身开发与车内外的气流的分析密切
相关,如车身的外形决定了汽车的外流场形态,从而决定了汽车风阻的大小,前部进风口是否合理决定了发动机散热效果。汽车空调系统设计的好坏影响到各出风口的风量分配是否合理以及调节空气质量的能力,机舱流动状况直接影响散热的效果,等等。 CFD 分析可以用计算机模拟的方法,在设计的前期对上述问题给出及时的预测,对设计进行改进优化,如果在设计阶段不能及时发现这些问题,到定型投产后再改设计,将造成成本和周期上的巨大浪费,市场的损失更是无可挽回的。
CFD 分析的原理是计算流体力学, 大部分 CFD 软件利用有限体积法求解流体力学的 N-S 方程组(非线性方程组),给出流场中所关心的结果。在高档微机上可以进行,在多 CPU 机器上并行计算,效率会有明显提高。 CFD 分析不需要实体样
车,可以得到比试验更详尽的结果。一汽技术中心近 5 年来在车身外流、内流方面进行了大量的 CFD 分析,为设计提供了科学的依据。本文就几个主要方面作一简要介绍。
整车空气动力特性分析与优化 乘用车气动力特性分析
随着市场竞争的日趋激烈,乘用车的外形设计受到越来越多的重视,现代轿车的风阻(气动阻力系数)越来越小。
一汽技术中心近年来在车身开发中多次成功完成了 CFD 分析,对阻力系数等进行了预测,与风洞试验的误差可至 5%左右。分析所用的数字模型可以来自对油泥模型的测量,如果在外形设计中采用了计算机辅助造型 (CAS) ,也可以直接由造
型软件输出,与 CAS 联动。如果已有车身有限元分析的数字模型,经过补充,也
可以作为 CFD 分析的原始数据。 CFD 软件采用 Fluent,硬件为多 CPU 高性能计算机。图 1 为 M6 轿车 CFD 分析所得的流场。
图 1
商用车气动力特性分析
商用车市场的竞争要求厂家不断降低油耗,提高其运输能力,降低其气动阻力系数是一个重要途径。商用车通常不具有很好的流线型,因此提高其气动性能
1
的潜力更大。一汽技术中心以 CFD 分析为手段,对平头车驾驶室外形的气动优化
进行了系列研究,对各部位分解,分别研究其对减阻的贡献(参见图 2)。
对于产品车,通过适当加装导流罩、导流板等措施,可以大幅度降低其阻力系数。图 3 为某产品车加装导流罩后 CFD 分析的结果。计算表明,加导流罩后,阻力系数可降低 15- 20%。
图 4
图 5
图 3
图 2
空调系统流动分析
为保证空调系统设计合理,对空调系统进行 CFD 分析是经济有效的手段。空调系统气流的走向为:风机→三箱总成→风道→各出风口。如果其中某个部分的
设计不合理,可能导致各出风口风量差异过大、制冷 /制热风量不合理等问题。空调系统 CFD 分析可分为风机特性分析

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  • 时间2021-09-28