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基于CFD的车辆进气系统流场仿真与分析开题报告
文章来源:www.dj-on-line.com   发布者:学生毕业作品网站   发布时间:2019-08-30 10:05:30   阅读:106

四川轻化工大学毕业设计(论文)开题报告

设计(论文)名称

基于CFD的汽车外流场数值模拟

设计(论文)类型

B

指导教师


学生

姓名


学号


院、专业、班级

机械工程学院车辆工程专业5班

一、选题依据(简述研究现状或生产需求情况,说明该设计(论文)目的意义)

(1)研究背景

汽车绕流流场十分复杂,典型流动特点为三维、粘性、湍流、分离和非常定。汽车底部形成了汽车特有的复杂边界条件,侧风使得汽车尾部和周围的流场不对称,而空气粘性会在车身表面产生边界层。所以汽车的外流场又分为层流区和湍流区,层流区分布在汽车前方无穷远处至车顶部,湍流区分布在车顶部至车身后无穷远处,此时由于空气在车身截面的风向突变造成了气流分离,分离流和汽车底部及顶部的气流汇合,产生复杂的尾部涡系。

在传统的空气动力学中,大多数摘用的是风洞实测的方法,但是这种方法耗资大,成本高,不利于研究。随着运算机的发展,开始使用运算机来代替风洞实测,有效降低了成本,更利于研究和模拟。尽管运算机模拟可信度高,但是任然存在影响因素,比如:风洞边界条件,湍流,风速,风向,雷诺数,数据误差等问题。

汽车外流场数值模拟就是利用数值模拟的方法对在行驶中的汽车进行外流场进行分析,主要优点有:提高效率,节省成本。

(2)研究内容和意义

pk10手机投注对于汽车车身的外形设计主要依靠机械工程学,人机工程学,空气动力学。前两者决定汽车的基本骨架,而空气动力学主要决定汽车外形的制约条件。空气动力特性直接影响汽车的稳固性,操作性,燃油经济性,严复情况下可能影响行驶安全。

研究内容包括:1)对汽车性能有影响的因素:气动阻力,气动升力,气动侧向力,气动力矩,压力场,气动力和气动力矩的形成机理  2)行驶中的汽车各部位的流场研究 3)发动机的冷却和车内通风的研究:车身表面压力分布,发动机冷却气流和车内通风气流 。

(3)研究方向

应用CFD软件进行仿真运算得来:

pk10手机投注1)气动压力场、速度场;2)车身的压力、速度分布情况;3)以风阻系数为优化目标,通过多次模拟运算,对车身的气动外形进行了多处局部造型优化。

二 文献综述

1。国内外研究现状

CFD应用于汽车设计是从80年代以欧美为中心开始的。最初,CFD是被运用在航空飞行器的研究上,由于其突出的实验效果和降低成本的优点,使得CFD获得了更大的推动力。在80年代初期还只是限于车体的基本结构,随着运算机技术的不断发展,发展来现在包括了扰流板、发动机舱、车轮等更为复杂的车体模拟,同时还对横风稳固性和横风过渡特性、两车相遇时的瞬态空气动力学特性等进行研究。在精度方面,可以把运算精度误差降来5%以内。目前国外对汽车外流场的湍流解析模型主要是k-ɯ模型、应力方程模型为代表的模型和空间平均的大涡模拟法(LES)。国外在运算流体力学的结果分析中大量摘用了可视化技术。可视化技术可以凭借运算机把数字信息转化为易于研究人员分析和理解的图形或动画,加快对模拟对象的认识,提高工作效率。

现如今:由于运算机的普及及价格优势,使其成为研究人员进行数值模拟和分析的主要工作平台。目前,数值模拟最主要的问题就是运算精度问题。

网格的形状、结构和所摘用的湍流模型和运算方法都对精度有影响。

所以数值模拟只能算是给研究提供参考,在模拟、分析过后,还需要进行风洞试验,才能得来更加准确的信息。所以数值模拟的意义在于给研究对象提供参考,而风洞实测才是对模拟的总结。

2 参考资料

pk10手机投注江贤君用FLUENT对汽车车身进行数值模拟,并对轿车局部进行优化分析获得更好的空气动力学性能[1]。

2006年吉林大学的傅立敏等人通过对单个车轮进行数值模拟研究,探讨不同参数的影响,如车轮参数。

2007年,吉林大学的杨博和傅立敏摘用STAR-CD软件分别对三种状态下某种汽车的模型进行了分析,从而分析的了不同网格划分所产生的效果和不同网格划分的特点。

2008年,哈尔滨工业大学的梁建永、梁军等人对三种常用的湍流模型进行了分析比较,得出的结论运用在了某款车型的外流场模拟中,模拟得出的数据与实验值对比得出可行性k-ε模型的精确收敛性相对较好。

2008年,吉林大学的王靖宇等人对轻型客车进行数值模拟仿真,同时也对改型车进行数值模拟,通过对比不同阻力系数来验证结论的正确性。

2011年,湖南大学的容江磊提出基于迭代思想的局部优化方案,并且对一个

有干涉阻力的汽车模型进行实践,结果表明阻力有明显下降。

2012年,山东理工大学的安震、李旭和李居莉模拟并分析了某一款轿车的外流场,通过正交试验法找出对汽车阻力影响较大的参数:前后翘角、前风窗角度和后风窗角度的最佳组合值,并根据得出的数值验证了其正确性。

2013年,何忆斌等人对箱型汽车在超车、迎面会车的不同情况对外流场进行仿真模拟,并验证了模拟的可靠性。

2014年,吉林大学的邵书鑫通过对外流场的精确仿真模拟,提出了两种尺寸结构的凸起结构布置在尾部适当位置,达来了大尺度减小了汽车阻力的目的。

主要参考文献:

按照上面引用的顺序进行参考文献的填写,格式用百度学术上面的格式进行引用

三 技术路线

三、设计(论文研究)任务完成的阶段内容及时间安排

设计(论文)各阶段名称

起止日期

1

收集、准备参考资料,查阅文献,完成开题报告

2019。01。08-2018。03。25

2

完成文献资料收集、理论学习、软件学习

2018.03.26-2018.04.15

3

进行有限元模拟运算,分析

2018.04.16-2018.05.10

4

完成论文的撰写,提交毕业设计(论文)

2018。05。11-2018。05。25

5

答辩准备及毕业答辩

2018。05。26-2018。06。10

指导教师意见

指导教师签字:年月日

系(教研室)毕业设计(论文)工作组审核意见

难度

分量

综合训练程度

(系)教研室主任:年月日

设计(论文)类型:A—理论研究;B—应用研究;C—软件设计;D-其它等。

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