资源描述：
《汽车外流场分析研究毕业设计含前期报告与中期报告》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、河北工业大学2015届本科毕业设计说明书毕业设计说明书(论文)学院：机械工程学院系(专业)：车辆工程题目：汽车外流场分析研究河北工业大学2015届本科毕业设计说明书本科毕业设计（论文）前期报告毕业设计（论文）题目：汽车外流场分析研究专业（方向）：车辆工程内容要求：1.研究背景随着汽车工业的不断发展和制造技术的快速提高，汽车的外部造型和气动特性受到了极大的关注。汽车气动阻力在很大程度上影响着汽车性能，尤其对于高速行驶的汽车，气动力对其性能的影响占主导地位，因此良好的空气动力稳定是汽车高速、安全行驶的前提和必要条件。因此，在汽车开发过程中
2、，研究并优化汽车的空气动力性能非常重要。空气动力学是来自于汽车外部的约束条件，它主要研究的是汽车的气动特性，其研究成果不仅直接影响着汽车的动力性、燃油经济性、操纵性、稳定性、舒适性、安全性等，还间接影响着轿车的外观款式及审美的流行趋势【1】。汽车行驶时所受的空气作用力可以被分解为阻力,升力,侧向力,横摆气动力矩,纵倾气动力矩,侧倾气动力矩6个分量。在这6个分量中,由于当今汽车空气阻力所消耗的动力至少和滚动摩擦相当【2】，所以长期以来空气阻力系数的大小就成为衡量汽车空气动力性能的最基本的参数,因此汽车空气动力学的最主要的研究内容也就是设
3、法降低汽车的空气阻力系数。减小空气阻力主要是通过减少汽车的迎风面积和空气的阻力系数来实现，一般而言迎风面积取决于汽车的体积，空气阻力取决于车身造型。因此，汽车车身紧凑和流线形是提高燃油经济性、充分发挥汽车动力性的途径。不同的车身造型会使得车身风压中心的位置不同，汽车在高速行驶的情况下，因受到气动侧向力的作用而使得汽车轮胎的附着力减小，造成汽车极其容易跑偏，即使得汽车的操纵稳定性有所下降【3】。因此，车身气动造型的完美与否对汽车的性能有着至为重要的影响。不同的气动造型会给车身带来不同的气动力效应,从而影响到汽车的各项性能。良好的气动造型
4、设计应该具有较小的气动阻力系数。世界汽车造型的发展基本与降低风阻系数的技术研究同步，从箱型、流线型、船型到鱼型和契型，每一次造型风格变化都带来了风阻系数的大幅降低【4】。对设计车速较高的车辆，除了随车速平方增加的气动阻力外，气动升力和气动侧力所带来的操纵稳定性问题也需要考虑，不合理的气动造型设计将会造成发飘、转向性能变差等操纵失调问题【5】。河北工业大学2015届本科毕业设计说明书举一个例子，汽车气动阻力的主要成分是压差阻力,而压差阻力与汽车的尾流结构有密切的关系。分析气动阻力的构成成份可知,总阻力的85%来自压差阻力,其余15%为摩
5、擦阻力。压差阻力9%来自车身前端,而91%来自车身尾部(其值随车身长短及外形不同而异)。如果从气动阻力的机理来看。它是由形阻和涡阻构成,涡阻占40%左右主要来自于汽车的尾涡【6】。在大量实验观测和理论分析结果表明,在基本流场为定常的情况下,对流动施加弱扰动,可以使已经分离的流动再附着,从而可以控制尾流【7】。因此,给汽车加装合适的后扰流板,优化汽车尾流流场结构,可以有效的减小气动升力和诱导阻力,改善汽车空气动力特性。在汽车车身设计中，车身空气动力学特性对汽车各方面性能有重要影响，气动阻力系数是衡量车身空气动力学特性的重要参数。测试气动
6、阻力系数的方法主要有三种：风洞试验法、功率平衡法和数值计算法【8】。因汽车的风洞实验对车身空气动力学有极强的预测性而被用在汽车设计中，但弊端是实验手段复杂、费用高、周期长。近年来，随着计算机应用技术和湍流理论的发展，把计算流体力学应用到汽车设计上已成为可能，从而把原来只能在风洞中进行的实验转化到计算机上来，基于CFD的汽车空气动力学数值模拟技术在汽车造型设计中发挥着越来越重要的作用。由于数值计算法具有效率高、成本低、应用范围广等优点得到迅速发展，现在广泛采用计算流体力学（ComputationalFluidDynamics,CFD）进
7、行数值模拟，比较成熟的商业软件如FLUENT等。CFD的基本思想是指把原来在时间域及空间域上连续的物理量的场，用一系列有限个离散点上的变量值的集合来代替，通过一定的原则和方式建立起关于这些离散点上场变量之间关系的代数方程组，然后求解代数方程组获得场变量的近似值。相比传统风洞试验，CFD不需要制造真实部件就能测出真实效果，大幅节省了研究费用和研发时间，而且可以更直观、更深刻地理解汽车外流场的气动特性【9】。这种技术同计算机辅助造型技术相结合，可以更经济、迅速、实用地应用于汽车造型设计中。但是，数值模拟也存在着一些缺点，如因没有完全搞清楚
8、湍流等流态特性，对有些问题还没有普遍适用的数学模型，在数值计算上收敛性和精度有待改进。所以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【10】。2.国内外发展状况在欧美一些发达国家,CFD
