轿车外流场数值模拟的研究[硕士论文]

轿车外流场数值模拟的研究:本文详细论述对轿车进行了外流场的三维仿真计算整个过程，并与实验结果进行了比较。通过对计算结果的分析和与实验结果的对比，得知仿真的结果定性的反映流场的特性。在此基础上还进行了车轮转动的分析。得出了车轮转动对汽车外流场的影响和车轮在轮坑中转动的流场的特点。在轿车外流场的模拟过程中：网格的划分中采用了结构化的网格，采用了移动地面边界条件。比较准确的模拟了轿车外流场气流流态。轿车外流场的模拟结果阻力系数与实验值相吻合。升力系数由于对车辆底部的简化，省略了车轮而变的不甚吻合。
在车轮外流场的模拟过程中：在车轮和地面的接触面上采取了一定的技术处理。这样就可以比较准确的模拟车轮在地面上滚动前进的状态。在本次模拟中采用了转动边界条件和不转动的边界条件。模拟计算出了车轮转动对阻力以及升力的影响。

第一章 绪论1
§1.1 汽车空气动力学研究的内容和意义1
§1.2 汽车空气动力学研究的方法3
1.2.1 试验研究3
1.2.2 数值模拟法4
1.2.3 实验方法和数值仿真的关系5
§1.3 本课题内容和意义6
第二章 汽车外流场数值模拟的理论基础7
§2.1 汽车外流场的特点7
§2.2 计算流体力学在汽车的应用8
2.2.1 计算流体力学8
2.2.2 计算流体力学的能力及限制9
2.2.3 计算流体学在汽车上的应用9
§2.3 湍流模型理论 10
§2.4 数值方法的构造  13
§2.5 数值仿真的主要方法 14
2.5.1 N-S 方程组的近似14
2.5.2 分区法15
2.5.3 商业软件对于空气动力学数值模拟的作用16
第三章 汽车外流场的数值模拟17
§3.1 物理模型17
3.1.1 本次计算的几何模型17
3.1.2 汽车外流场物理模型18
§3.2 流场仿真采用的网格类型18
3.2.1 流场仿真采用的网格18
3.2.2 汽车外部流场仿真的网格系统19
§3.3 计算网格的生成19
§3.4 湍流模型及差分格式22
3.4.1 湍流模型22
3.4.2 微分方城离散24
3.4.3 基本方程的离散处理26
§3.5 模拟结果分析27
3.5.1 计算条件27
3.5.2 模拟结果27
3.5.3 距壁面的距离
y+ 28
3.5.4 车体表面摩擦力分布29
3.5.5 车身压力分布29
3.5.6 尾部的流场模拟结果分析31
§3.6 本章小节36
第四章 车轮的流场的模拟37
§4.1 车轮的流场 37
4.1.1 车轮转动对流谱的影响 37
4.1.2 风洞实验研究车轮转动 38
§4.2 数值模拟车轮外流场 39
4.2.1 车轮的几何模型 39
4.2.2 流场的物理模型 40
§4.3 网格的生成 40
§4.4 模拟结果分析 42
4.4.1 边界条件 42
4.4.2 模拟结果 43
4.4.3 距壁面的距离
y+ 43
4.4.4 车轮表面的压力 43
4.4.5 车轮周围的流场 45
4.4.6 两种边界条件比较51