1 控制方程及湍流模型
通常情况下,普通轿车车速低于200km/h,车身周围外部流动空气可按不可压流体来处理.汽车外部流场可视为等温、非定常不可压流动,且空气介质的物性参数为常数.本文采用工程上普遍应用的雷诺时均三维非定常不可压Navier Stokes(N S)方程,其一般形式为
--(p)xi( uiuj)x
---2-j
(ui)t+uj(ui)t+- (ui)+=0
-
图2 计算域示意图Fig 2 Computationaldomain
(uj)xj=0
(1)
式中ui为速度分量;p为压强; 为密度.由于此方程引入关联项
uiuj,需要引入相应的湍流模
型来封闭方程.
--
-
采用四面体非结构网格对计算域进行网格划分,靠近车身网络比较密集,远离车身网格比较稀疏.本文所用的网格数均约为49万,图3为车身纵向驾驶员对称面网格分布图.
2 计算模型及计算方法
2 1 计算模型及网格划分
本文所用的汽车模型忽略了后视镜、门把手,雨水槽、排气管等外凸装置和复杂曲面,并将车身底部简化为平面,见图1.模型长L为4149mm,宽W
为1735mm,高H为1439mm,车轮半径R为320mm,轮宽为195mm.
图3 车身纵向对称面内的网格划分
Fig 3 Gridsinthelongitudinalsectionofsymmetry
2 2 边界条件及初始条件
进口:车前1L处,速度大小为车行驶速度35m/s.出口:车后3L处,流向梯度为零.地面:为无流边界,无滑移移动边界,速度同进口速度.车身:为无流边界,无滑移固定边界,速度为零.车轮表面:为无流边界,无滑移移动边界,旋转角速度为109 375r/s.计算域左侧、右侧和顶部:滑移边界,速度同进口速度.
初始时整个计算域均为空气介质,速度均为零,压强为1 013 10Pa(一个标准大气压).2 3 计算方法
在保证计算准确性和缩短时间前提下,采用三阶段计算方案:!定常流场模拟,使流场状态接
图1 简化汽车模型Fig 1 Simplified
carmodel
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近于汽车平稳行驶状态.采用分离解法、SIMPLE方法、二阶迎风格式及标准k !湍流模型. 非定常流场模拟,采用Realizablek !湍流模型,其他设置同!.计算时间0 1s,步长0 0001s,步数1000.#脉动流场模拟,采用大涡模拟模型,将计算的脉动压力导入声学模块,可将时域关系转化计算域为包围汽车模型的长方体,如图2所示.具体是车前1L,车侧2W,车上3H,车后3L,