1、 目目 录录 中文摘要 3 Abstract 4 1 绪 论 5 1.1 课题研究的背景和意义. 5 1.2 研究方法 6 1.2.1 风洞实验. 6 1.2.2 数值模拟方法. 7 1.3 国内外研究现状 8 1.3.1 国外研究现状 8 1.3.2 国内研究现状 8 1.4 本文的研究要点 8 2 汽车空气动力学特性以及流体计算理论. 10 2.1 空气动力学基本理论 10 2.1.1 空气的基本物理属性. 10 2.1.2 气流运动的基本方程. 12 2.1.3 流体阻力的理论 13 2.2 汽车的绕流特性. 16 2.3 汽车空气动力学气动特性研究 18 2.3.1 汽车的气动六分力.
2、 18 2.3.2 汽车气动力对汽车行驶的影响. 19 3 FLUENT 软件计算前的处理 22 3.1 三厢轿车的 CATIA 软件的建模 . 22 3.2 有限元方法数值计算简介 23 3.2.1 有限元方法概述. 23 3.2.2 数值计算中的微分方程解法 24 3.3 GAMBIT 中对轿车模型网格操作 . 26 3.3.1 GAMBIT 网格简介 26 3.3.1 选定计算区域 27 4 FLUENT 计算结果以及分析 30 4.1 FLUENT 计算 . 30 4.1.1 FLUENT 边界条件的选定 30 4.1.2 收敛条件的判断 31 4.2 三厢轿车模型的结果分析. 32
3、4.2.1 车身外流场分析. 32 4.2.2 汽车尾部流场的分析. 34 4.2.3 气动力计算及性能分析. 37 5 扩展、总结与展望. 39 5.1 扩展. 39 5.1.1 改善汽车空气动力学性能概述 39 5.2 总结. 40 5.3 展望. 41 中文摘要：汽车在较高速度行驶的时，来自空气的反作用力将会对汽车产生很 大的影响，包括汽车的阻力以及升力带来的操纵稳定性的问题。通 过对汽车车身的造型进行设计能够减少空气阻力从而能降低燃油 消耗；也可以减少高速行驶时的气动升力以带来行驶的安全性。通 过对汽车外流场以及尾部流场的模拟能够反应汽车的气动性能。与 传统的风洞实验相比，汽车外流场的
4、计算机数值模拟具有可再现 性、周期短以及低成本的优点。实用的 CFD 技术对获得所需的汽 车空气动力学特性具有重要的意义。本文根据 CFD 的理论方法， 利用 CFD 软件 FLUENT 对三厢轿车模型进行了空气动力学分析， 尤其考察了其尾部的流场状况。 首先，在 CATIA 软件中构建三维三厢轿车模型，确定计算区域； 其次，在 GAMBIT 软件中进行计算区域的布尔运算和网格划分，并 确定边界条件，导出网格文件； 然后，在 FLUENT 软件中进行解算（迭代计算） ，计算模型的气动 阻力和气动升力系数； 最后，在 FLUENT 软件的后处理软件中得出各个图像（各个监测表 面的速度矢量图，压力
5、等高线图，以及流线图） ，并进行分析说明。 关键词关键词：CFD 三厢轿车 尾部流场 CATIA GAMBIT FLUENT 软件 汽车外部流场 气动升力系数 气动阻力系数 Abstract:When a car is running at a high speed, the air outside will give a lot of complex forces to the car. These forces including drag-force and lift-force will affect the running-cars handling and fuel consump
6、tion . By a good body-style of a car , we can get a better fuel consumption target , and a more secure state of operating .To find a model good or not at these targets , we have two ways to realize , one is in the wind-tunnel , and another is in the computer , by the CFD software . Compared with wind-tunnel , the CFD software is more convenient in time and cheaper in cost . The FLUENT is one of these CFD softwares , and in this article , I use it for my simulation of the car model , espe
