基于FLUENT的汽车外流场的空气动力学仿真及优化设计

摘要

本论文研究了汽车外流场的仿真模拟以及优化设计,在本文的撰写过程中,数值仿真模拟技术的三个最基本的过程:前处理、求解计算、后处理,始终贯穿于本论文的整个过程中,这三个过程也是计算流体(动)力学(CFD)仿真模拟的核心技术。
　　本文对常见的三种工况:尾随工况、侧风工况以及超车工况进行了仿真模拟以及分析。根据仿真模拟与分析的结果,本文对安全驾车提出许多建议。最后,本文对汽车进行了优化设计,并提出了对汽车进行改装的一些意见。
　　首先,本论文第一章介绍了汽车空气动力学仿真模拟的目的以及意义、国内外的研究现状以及研究方法,并简单介绍了本论文接下来要进行的各种工作。
　　第二,本论文第二章较为详细地介绍了流体力学、计算流体力学、气动力以及力矩的理论知识。
　　其次,本论文第三章以标准参考汽车模型的仿真模拟为主线,得到了本论文后面的仿真模拟需要用到的各种参数,这些工作作为了后文研究和对比的基准。
　　然后,本论文第四章、第五章以及第六章,这三章依次研究了3个复杂的工况:尾随、侧风以及超车工况。在研究的过程中,这三章采用的各种仿真模拟的流程,都是采用在第三章中已经反复验证了的仿真模拟流程,并对仿真模拟结果进行了详细的分析,然后得出了在上述三种工况下行驶的汽车都会受到许多不利影响的结论。
　　最后,本论文第七章主要介绍了汽车优化设计的作用、方法。同时,本章还介绍了5个汽车优化设计的措施,并对这5个措施进行了仿真模拟。然后在分析对比了仿真模拟结果的基础上,本章得出了车主应该根据自己驾车的实际情况去安装这些基于空气动力学设计的辅助装置。
　　综上,本论文进行的汽车外流场的空气动力学仿真模拟,工况众多,过程详细,结果的可信度高,本论文的工作对于汽车空气动力学的仿真模拟有一定的参考作用、意义及价值。

目录

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1 绪论

1.1 课题研究的目的及意义

1.2 汽车空气动力学研究国内外现状

1.3 汽车空气动力学研究的内容与方法

1.4 本文的研究内容

2 汽车外流场数值仿真模拟计算概述

2.1汽车外流场数值模拟简介

2.2 计算流体力学简介

2.3 本文涉及的流体力学基本概念

2.4 数值模拟理论基础

2.5 汽车行驶时空气作用在汽车上的气动力与力矩

2.6 本章小结

3 标准参考汽车模型的数值仿真验证以及目标汽车的仿真

3.1 标准参考汽车模型的选择

3.2 本论文CFD数值模拟计算软件的选择

3.3 MIRA快背式汽车模型外流场的数值模拟的流程

3.4 目标汽车在MIRA模型最优的方案条件下的仿真

3.5目标汽车模型仿真结果的后处理

3.6 本章小结

4 尾随工况下汽车外流场的数值仿真及分析

4.1 尾随工况环境的简介

4.2 尾随工况的仿真模拟

4.3 仿真结果的展示及分析

4.4 本章小结

5 侧风工况下汽车外流场的数值仿真及分析

5.1 侧风工况环境的简介

5.2 侧风工况的仿真模拟

5.3 仿真结果的展示及分析

5.4 本章小结

6 超车过程工况下的汽车外流场的数值仿真及分析

6.1 超车过程工况环境的简介

6.2 超车过程工况的仿真模拟

6.3 仿真结果的展示及分析

6.4 本章小结

7 基于空气动力学数值仿真的汽车优化设计

7.1 汽车优化设计的作用及方法

7.2 本章基于空气动力学数值仿真的汽车优化设计的措施、结果

7.3 优化前后仿真模拟结果对比及分析

7.4 本章小结

结论

致谢

参 考 文 献

攻读学位期间的研究成果