基于FLUENT的固体发动机内流场数值仿真

Fluent雾化喷嘴数值仿真研究

F l u e n t雾化喷嘴数值 仿真研究 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998

Fluent雾化喷嘴数值仿真研究 FLUENT提供五种雾化模型： ?平口喷嘴雾化(plain-orificeatomizer) ?压力－旋流雾化(pressure-swirlatomizer) ?转杯雾化模型(flat-fanatomizer) ?气体辅助雾化(air-blast/air-assistedatomizer) ?气泡雾化(effervescent/flashingatomizer) 所有的模型都是用喷嘴的物理及尺寸参数（例如喷口直径、质量流率）来计算初始颗粒尺寸、速度、位置。对于实际的喷嘴模拟来说，无论是颗粒的喷射角度还是其喷出时间都是随机分布的。但对FLUENT的非雾化喷射入口来说，液滴都是在初始时刻以一个固定的轨道喷射出去（到流场中去）。喷雾模型中使用随机选择模型得到液滴的随机分布。随机选择轨道表明初始液滴的喷射方向是随机的。所有的喷嘴模型中都要设第初始喷射角（范围），颗粒通过随机的方法在这个范围内得到一个初始喷射方向。这种方法提高了由喷射占主导地位流动的计算精度。在喷嘴附近，液滴在计算网格内的分布趋向于更加均匀，这样，通过气相作用于液滴上的曳力就加强了气相－液滴之间的耦合作用。 平口喷嘴雾化(plain-orificeatomizer)模型 平口喷嘴是最常见也是最简单的一种雾化器。但对于其内部与外部的流动机制却很复杂。液体在喷嘴内部得到加速，然后喷出，形成液滴。这个看似简单的过程实际却及其复杂。平口喷嘴可分为三个不同的工作区：单相区、空穴区、以及回流区（flipped。不同工作区的转变是个突然的过程，并且产生截然不同的喷雾状态。喷嘴内部区域决定了流体在喷嘴处的速度、初始颗粒尺寸、以及液滴分散角。每种喷雾机制如下图示（图1、2、3）： 图1单相流雾化喷嘴流动（液体完全充满喷头内部） 图2空穴喷嘴流动（喷头倒角处产生了空穴） 图3返流型喷嘴流动（在喷头内，下游气体包裹了液体喷射区） 压力－旋流雾化喷嘴模型 另一种重要的喷嘴类型就是压力－旋流雾化喷嘴。气体透平工业的人把它称作单相喷嘴（simplexatomizer）。这种喷嘴，然后流体通过一个称作旋流片的喷头被加速后，进入中心旋流室。在旋流室内，旋转的液体被挤压到固壁，在流体中心形成空气柱，然后，液体以不稳定的薄膜状态从喷口喷出，破碎成丝状物及液滴。在气体透平、燃油炉、直接喷射点火式汽车内燃机的液体燃料燃烧中，压力－旋流雾化喷嘴使用很广泛。液体从内部流到完全雾化的过程可分为三个步骤：液膜形成、液膜破碎及雾滴形成。这个过程的示意图如下： 图4喷嘴内部流动转变为喷雾状态的理论步骤 转杯雾化模型（TheFlat-FanAtomizerModel） 转杯雾化喷嘴与压力－旋流雾化喷嘴很类似，只是它形成了液膜层，而不是旋流。液体从宽而薄的喷口出来后形成平面液膜，继而破碎成液滴。一般认为，它的雾化机理与压力－旋流雾化喷嘴类似。一些学者认为转杯雾化喷嘴（由冲击射流雾化而来）的雾化机理与平面液膜的雾化类似。在这种情况下，转杯雾化模型可以应用。只有在三维的情况下才可以使用这个模型。图5是一个转杯的三维示意图。此模型假定扇叶由一个虚点延长而成。用户必须设定虚点的位置，虚点就是扇叶的侧边的延长线的交点。用户还必须设定扇叶的弧边所对应的中心点。为了确定喷射的方向，FLUENT将由虚点和中心点的位置来确定一个向量。用户还必须设定扇叶弧的半顶角、喷口宽度（垂直方向）以及液体的质量流率。 图5平板扇叶喷嘴顶视图与侧视图 空气辅助雾化模型

CFX的流场精确数值模拟教程.pdf

基于CFX的离心泵内部流场数值模拟 基于CFX的离心泵内部流场数值模拟 随着计算流体力学和计算机技术的快速发展，泵内部的流动特征成为热点研究方向，目前应用CFX 软件的科研人员还较少，所以将CFX使用的基本过程加以整理供初学者参考。如有不对之处敬请指教。 一、 CFX数值计算的完整流程 二、基于ICEM CFD的离心泵网格划分 2.1 导入几何模型 2.2 修整模型 2.3 创建实体 2.4 创建PRAT 2.5 设置全局参数 2.6 划分网格 2.7 检查网格质量并光顺网格 2.8 导出网格－选择求解器 2.9 导出网格 三、CFX-Pre 设置过程 3.1 基本步骤 3.2 新建文件 3.3 导入网格 3.4 定义模拟类型 3.5 创建计算域 3.6 指定边界条件 3.7 建立交界面 3.8 定义求解控制

3.10 写求解器输入文件 3.11 定义运行 3.12 计算过程 四、 CFX-Post后处理 4.1 计算泵的扬程和效率 4.2 云图 4.3 矢量图 4.4 流线图 2.1 导入几何模型 在ICEM CFD软件界面内，单击File→Imort Geometry→STEP/IGES（一般将离心泵装配文件保存成STEP格式），将离心泵造型导入ICEM，如图3所示。 图3 导入几何模型界面 2.2 修整模型 单击Geometry→Repair Geometry→Build Topology，设置Tolerence，然后单击Apply，如图4所示。拓扑分析后生成的曲线颜色指示邻近表面的关系：green = 自由边， yellow = 单边，red = 双边， blue =多边，线条

汽车外流场的数值模拟

汽车外流场的数值模拟 宁燕，辛喆 中国农业大学， 北京 （100083） E-mail ：rn063@https://www.wendangku.net/doc/7a10567078.html, 摘 要：利用CFD 方法，运用FLUENT 软件对斜背式车型的外流场进行了数值模拟，并对结果进行了处理与分析。研究了车身周围涡系的三维结构和车身表面分离流的情况，表明由于车身前后的压力差和主流的拖拽作用等，在汽车尾部形成了极其复杂的涡系。 关键词：汽车空气动力学；CFD ；车身外流场；FLUENT 1. 引 言 汽车空气动力学的研究主要有两种方法[1]：一种是进行风洞实验，另一种是利用计算流体动力学（CFD ）技术进行数值模拟。传统的汽车空气动力学研究是在风洞中进行实验，存在着费用昂贵、开发周期长等问题。另外，在风洞实验时，只能在有限个截面和其上有限个点处测得速度、压力和温度值，而不可能获得整车流场中任意点的详细信息。 随着计算机技术和计算流体动力学的发展，汽车外流场的计算机数值仿真由于其具有可再现性、周期短以及低成本等优越性而成为研究汽车空气动力学性能的另一种有效方法。 2. 控制方程和湍流模型 汽车外流场一般为定常、等温和不可压缩三维流场，由于外形复杂易引起分离，所以应按湍流处理。汽车外流场的时均控制方程式[2]如下：3,2,1,=j i ；z x y x x x ===321,,；，： u u =1w u v u ==32,平均连续方程：0=??i i x u 平均动量方程：??? ???????????????+????+???=??i j j i eff j j j i j x u x u x x p x u u μρ κ方程 ρεκσμμκρκ?+??????????+??=??G x x x u j t j j j )( ε方程 κερκεεσμμερε221)(C G C x x x u j t j j j ?+??????? ???+??=?? -1-

汽车外流场的数值模拟

摘要 随着汽车技术的发展以及道路交通的完善，汽车实用车速大大提高，汽车空气动力学成为汽车行业的重点研究方向之一。本文采用CFD方法对某轿车进行三维外流场的数值建模。 本课题运用UG绘制出实车的1:1三维模型。在建立仿真模型过程中,考虑到仿真时间与计算机硬件问题,对实车部分细节做出相应的简化。然后利用ICEM软件建立有限元模型。本文采用四面体+三棱柱网格混合方案划分网格,并采用密度体包围整个轿车,以对其周围计算区域进行网格加密处理,并对轿车表面面网格做局部细化。选用Realizablek- 湍流模型,并在其近壁面采用标准壁面函数以提高车身表面流动的模拟精度。最后利用FLUENT进行模型分析,得出车身表面压力分布图和速度矢量图,通过分析整车表面速度和压力特性,了解气流运动规律和情形。并通过仿真所得结果计算出该轿车的气动阻力系数与升力系数。根据本文仿真结果并结合轿车造型可以看出,对于轿车,由于流线型造型特点,其气阻力系数相对较小,但是气动升力系数不稳定。而对于轿车这种高速行驶的汽车,出于安全与稳定性考虑,降低其气动升力比减小气动阻力有着更实际的意义。 关键字:计算流体力学数值模拟气动阻力气动升力

Abstract As the development of automobile technology and improved transport facilities, The vehicle`s Practical Velocity has greatly been improved, vehicle aerodynamics has already been one of the key research directions in the automotive industry. this paper builds a three-dimensional flow field numerical simulation model for a coupe with the existing method of CFD. The project builds the three-dimensional model of real car (l:l) with the use of UG. During the modeling process, there are some simplifications for some of the details of real car, thinking about the simulation time and computer hardware problems. Then this essay builds the finite element model with the ICEM software. In this paper, tetrahedral + Prism hybrid mesh program was used, and the whole couple surrounded by density Body to define the grid surface area. Realizable k- turbulence model used, and Standard wall function near the wall to enhance the body surface flow simulation accuracy. Finally, after the analysis of the model with the use of FLUENT,we obtains the body surface pressure distribution and the velocity vector. through the analysis of vehicle’s surface speed and pressure characteristics, we can understand the laws and situations for air movement. It’s shows that the simulation results obtained meets the flow field characteristics and laws. Then the coupe’s aerodynamic resistance coefficient and lift coefficient can be calculated from the result of the aerodynamic simulation.According to the simulation results and the coupe modeling we can seen that, for the coupe, due to its aerodynamic modeling features, the aerodynamic drag coefficient is relatively small, while the aerodynamic lift coefficient instable. For such a high-speed coupe car, out of considerations of security and s tability, it has more and more Practical significance to reduce the aerodynamic lift than aerodynamic drag. Key words: Computational fluid dynamics: Numerical simulation: Aerodynamic Resistance coefficient; Aerodynamic lift coefficient;

fluent炉膛仿真教程文档

炉膛仿真过程及其其中的问题 一、（Gambit）几何建模部分 1.大体尺寸 在本次设计中，（实际标高-5=图中的标高）锅炉的尺寸为：锅炉高度为26890mm，宽度为7570mm，深度为7570mm。 燃烧器的高度为2.105m，最底层的燃烧器低端距冷灰斗距离为2.1775m。 采用四角切圆（顺时针切圆，假想切圆直径0.8m）的均等配风燃烧方式。其中一次风2层，二次风3层。由低到高燃烧器风口布置依次为二、一、二、一、二。燃烧器宽度为0.4m，一次风口高度0.2405m，二次风口高度0.352/0.315m，风口间距为0.21/0.12/0.155m。

2.简化处理 将水冷壁简化成一个恒温平面； 将燃烧器简化成一个平面，各次风口为平面中的一个矩形区域，作为速度入口； 忽略屏式过热器，将折焰角上方与水平烟道相连结的平面作为出口（outflow）。 3.几何建模过程及网格划分 为了方便锅炉的网格划分，我们将整个计算域划分为5个区域：冷灰斗下端至燃烧区域下端、燃烧区域、燃烧区上端至折焰角下端、折焰角区域、折焰角上端至炉膛出口。 3.1点线面的生成 几何建模的方法通常可以是自下而上的，即先生成体的各个点（通过坐标确定位置）；将生成的点依次连接成线；将线围成体的各个面；最后将面组合成一个实体。 当然建模时也可以通过设置实体（面）的长宽高（长宽）直接生成。 3.2实体分割 块的划分方法如下： 先产生一个面，并将该面平移至该实体要切割的位置，split volume选卡中，split with

选择face（real），然后选中要切割的实体（对应split volume中的volume）以及用来切割这个体的面（对应face栏）（注意：在切割时需要选中Connected，保证切割产生的两个体之间的面是公共面，而不是两个重合的面。因为公共面可以通过物质和能量，而重合的面不加定义时是wall），最后点击APPL Y确定。 根据这种方法，我们可以在Z方向将燃烧区分为很多层，方便以后设置一、二次风入口的边界条件。同时，在xy平面内燃烧区被分为8份，如图所示： 3.3网格划分

汽车车身外流场计算模型及仿真

汽车车身外流场计算模型及仿真 文章利用计算流体力学方法，基于Fluent软件平台分析研究汽车的空气动力性能。通过对作为边界的车身外表面以及流场的网格划分，并采用适当的矩阵代数算法，得到汽车外部流场的近似数值解，从而了解汽车周围流速、压力等的分布情况，进而确定汽车的气动特性与參数。 标签：计算流体力学；Fluent；外流场；网格划分；数值模拟 引言 汽车在行驶的过程中不可避免的要与周边空气发生相互作用，随着车速的增加，这种相互作用会愈加的剧烈。空气对在行驶中的汽车施加力和力矩，从而影响汽车的行驶。所以，在汽车开发过程中，研究并优化汽车的空气动力性能非常重要。另外，汽车的空气动力学性能不仅影响着汽车的燃油经济性，同时也对汽车的动力性、稳定性和操作性等方面有着巨大的影响，所以现代汽车设计越来越关注汽车的空气动力性能研究。 随着计算机技术的迅猛发展，对汽车结构分析的技术已基本成熟，且对更为复杂的流动问题的模拟计算也在不断的发展，其中计算流体力学（Computational Fluid Dynamics 简称CFD）受到了越来越多的关注。计算流体力学已从定性的分析发展到定量的计算，其应用也从最初的航空领域不断的扩展到包括汽车在内的多个领域[1-3]。新车型的开发过程中，空气动力性能分析是必不可少的。利用数值模拟的方法对汽车行驶中的外流场进行分析能够用来预测或解决一些理论及实验都无法处理的复杂流动问题，并能取代部分实验环节。但要求对问题的物理特性有足够的了解，才能建立合适的数学方程及相应的初始、边界条件等，这些都离不开实验和理论方法的支持。目前，数值方法主要是应用欧拉方程和纳维-斯托克斯方程。在汽车设计的研究分析领域，数值方法与传统的研究方法相结合，能够有效地改善汽车性能、节约研究资金、提高研究效率。汽车车身外流场计算模型及仿真是计算流体力学在汽车外流场分析方面的应用研究之一[4-8]。本文通过建立汽车车身外流场的计算模型，利用计算流体力学方法和适当的矩阵代数算法，基于Fluent仿真平台，分析研究汽车车身的空气动力性能。 1 汽车车身绕流的数学模型 流场运动中，流场运动基本方程是根据基本物理定律质量守恒、动量守恒、能量守恒定律按一定的流体流动模型推导的。对于空气来说，当风速小于三分之一声速时，也就是风速小于408km/h，可以认为是不可压缩气体。而对汽车来说，最高速度一般都小于400km/h，因此汽车空气动力学研究可以把周围的气体考虑成不可压缩的。轿车绕流问题一般为定常、等温、不可压缩的三维流场，由于复杂外形会引起气流的分离，由于计算机技术的限制，目前还不能实现，现在工程中应用最广泛的方程是雷诺时均N-S方程，为使方程封闭这里采用可实行的K-？着模型。

基于Fluent流场数值仿真的管路流量计算_张功晖

Hydraulics Pneumatics&Seals/No.12.2010基于Fluent流场数值仿真的管路流量计算 张功晖1黎志航2周志鸿1 (1.北京科技大学土木与环境工程学院，北京100083; 2.广东肇庆爱龙威机电有限公司，广东肇庆526238) 摘要：利用Fluent三维单精度求解器，对管路内的三维稳态流场进行仿真，利用后处理工具得到管路体积流量，并将Fluent数值仿真计算的体积流量结果与实测结果进行对比，数值仿真计算结果得到实际测量实验的验证。 关键词：Fluent；管路；流量 中图分类号：TH138.52文献标识码：A文章编号：1008-0813（2010）12-0041-03 Air-passage Structure Improving of Pneumatic Electromagnetic Valve Based on Flow Field Simulation withing Fluent ZHANG Gong-hui1LI Zhi-hang2ZHOU Zhi-hong1 (1.Civil&Environment Engineering School of University of Science and Technology Beijing, Beijing100083,China; 2.Guangdong Zhaoqing L&V Co.,Ltd.,Zhaoqing526238,China) Abstract:This thesis applies Fluent single-precision solver calculate the volumetric flow rate by simulating3D steady flow field of the pipeline,and compares the calculated flow rate and the actual measured result. Key Words:fluent；pipeline；volumetric flow rate 0提出问题 广东肇庆爱龙威公司构建了如图1所示的管路，管路由一段长为L1=500mm、管内径为D1=4mm的塑料管AB，与一个长度为L2=40.14mm、孔径为D1=1.25mm 的不锈钢零件BC连接而成。 如图1所示，A是空气入口端，表压力为p A= 10kPa，C为直接接入大气的空气出口端，表压力p C= 0kPa。因为生产需要，公司需要测量与计算出在上述条件下的流过管路的空气流量。并且要设计出不锈钢零件的尺寸，使得管路在上述规定的条件下，达到预定的流量值—— —6±0.1L/min。 图1管路的尺寸 1建立模型 1.1创建三维几何模型 利用前处理软件Gambit进行流体区域建模，为了直接得到管路的体积流量数据，本文采用三维模型。根据尺寸坐标，先建立两段圆柱体，一段为塑料管区域：L1=500mm、管内径为D1=4mm；另一段为不锈钢管区域：L2=40.14mm、孔径为D1=1.25mm，然后使用布尔操作连接两段圆柱体，为了后续网格划分的需要，需在两段圆柱衔接处创建一个面，然后利用此面将两段圆柱分割开，模型如图2所示。 图2流体区域三维几何模型 1.2网格划分 几何模型创建完成以后需要进行网格划分，本文直接使用体网格对两段流体区域进行划分。为了获得较好的计算精度，同时又能够使计算时间较短，通过多次的尝试之后，决定对两段区域采用不同的网格尺寸。为了使两段区域衔接处的网格能够较为平顺的过渡，先对不锈钢零件区域划分网格，网格尺寸为0.1mm，再对塑料管区域划分网格，网格尺寸为1mm。网格单元和类型都分别为Hex/wedge和cooper。图3、图4和图5分别为塑料管入口端A、不锈钢零件出口端C和两管衔接处B的网格局部放大图。 图3塑料管入口端A网格 收稿日期：2010-04-06 作者简介：张功晖，男，北京科技大学2008级硕士研究生,流体力学专业； 主要研究方向：流体传动及其仿真技术。 41

轿车尾流fluent仿真分析与设计

轿车尾流fluent仿真分析与设计 1.1空气动力学在汽车中的应用 空气动力学特性是汽车的重要特性之一,它直接影响汽车的动力性、燃油经济性、操纵稳定性、舒适性与安全性。其中,空气动力学中的空气阻力(风阻)是影响油耗的首要因素,降低风阻系数则是提高汽车燃油经济性的重要途径之一。汽车空气动力学性能对汽车的安全性、经济性和舒适性具有重要影响。汽车空气动力学的首要研究任务是通过试验或者数值模拟研究获得汽车行驶时汽车本身所受到的气动力的变化，改善汽车的行驶性能，评价汽车的节能水平。 1.2阶背式轿车与直背式轿车简述 阶背式轿车国际上简称L型车，也称为三厢式轿车，具有后备箱。它通常是中高档轿车的款式，涵盖的车型最多，从夏利三厢、富康988、捷达、奥迪一直到凯迪拉克、劳斯莱斯。在一般人的眼中，这车型是引擎置在车头，中间省几个座位，四扇车门，车尾有个分隔的行李厢，即三厢式设计。缺点是扁阔的尾厢放不下较大件的行李，而且乘客在行车时，也照顾不到放在后备厢的东西。在驾驶方面，由于车身重心是在前方偏中位置，所以有中性转向的特性。随着生活水平的日益提高, 外出旅行成了人们休闲的新时尚, 直背式旅行轿车(简称直背式轿车)在人们旅行时起着非常重要的作用, 既能载人又能载物.但缺点是后行李仓空间不足以简化的直背式轿车模型为研究对象。 1.3国内外研究现状 当前国内外对汽车外流场的研究已经比较深入，已经有大量的相关文献发表，北航的康宁、李光辉教授借助商用计算流体力学软件STAR-CD,利用移动边界条件进行三维数值模拟,计算加装行李架前后的轿车在不同车速下的车身气动阻力系数和升力系数,并通过与试验结果的对比,验证数值计算结果的正确性。计算结果表明,不同剖面形状的行李架对直背式轿车外

应用FLUENT进行射流流场的数值模拟

应用FLUENT进行射流流场的数值模拟 谢峻石何枫 清华大学工程力学系 一．引言 射流是流体运动的一种重要类型，射流的研究涉及到许多领域，如热力学、航空航天学、气象学、环境学、燃烧学、航空声学等。在机械制造与加工的过程中，就经常利用压缩空气喷枪喷射出高速射流进行除尘、除水、冷却、雾化、剥离、引射等。在工业生产中，改善气枪喷嘴的设计，提高气枪的工作效率对于节约能源具有重大的意义。 FLUENT是目前国际上比较流行的商用CFD软件包，它具有丰富的物理模型、先进的数值方法以及强大的前后处理功能，在航空航天、汽车设计、石油天然气、涡轮机设计等方面都有着广泛的应用。本文的工作就是将FLUENT应用于喷嘴射流流场的数值模拟，使我们更加深刻地理解问题产生的机理、为实验研究提供指导，节省实验所需的人力、物力和时间，并对实验结果的整理和规律的得出起到很好的指导作用.。 二．控制方程与湍流模式 非定常可压缩的射流满足如下的N-S方程： （1） 上式中，是控制体，是控制体边界面，W是求解变量，F是无粘通量，G是粘性通量，H是源项。

采用二阶精度的有限体积法对控制方程进行空间离散，时间离散采用Gauss-Seidel隐式迭代。 FLUENT软件包中提供了S-A(Spalart-Allmaras)，K-（包括标准K-、RNG K-和Realizable K-），Reynolds Stress等多种湍流模式，本文在大量数值实验的基础上，亚音速射流选择RNG K-湍流模式，超音速射流选择S-A湍流模式。 三．算例分析 （一）二维轴对称亚声速自由射流 计算了一个出口直径为3mm的轴对称收缩喷嘴的亚声速射流流场，压比为1.45。外流场的计算域为20D×5D（见图1）。 图1 计算域及网格示意图 图2显示的是速度分布，图3、图4分别显示了轴线上的速度分布以及截面上的速度分布计算值与实验值的比较。从图中可以看出，亚声速自由射流轴线上的速度核心区的长度约为5～6D，计算值与实验值吻合的比较一致，证明RNG k-湍流模式适合于轴对称亚音速自由射流的数值模拟。

CFX的流场精确数值模拟教程

基于C F X的离心泵内部流场数值模拟基于CFX的离心泵内部流场数值模拟 随着计算流体力学和计算机技术的快速发展，泵内部的流动特征成为热点研究方向，目前应用CFX 软件的科研人员还较少，所以将CFX使用的基本过程加以整理供初学者参考。如有不对之处敬请指教。 一、 CFX数值计算的完整流程 二、基于ICEM CFD的离心泵网格划分 2.1 导入几何模型 2.2 修整模型 2.3 创建实体 2.4 创建PRAT 2.5 设置全局参数 2.6 划分网格 2.7 检查网格质量并光顺网格 2.8 导出网格－选择求解器 2.9 导出网格 三、CFX-Pre 设置过程 3.1 基本步骤 3.2 新建文件 3.3 导入网格 3.4 定义模拟类型 3.5 创建计算域 3.6 指定边界条件 3.7 建立交界面 3.8 定义求解控制 3.9 定义输出控制 3.10 写求解器输入文件 3.11 定义运行 3.12 计算过程 四、 CFX-Post后处理 4.1 计算泵的扬程和效率 4.2 云图 4.3 矢量图 4.4 流线图 2.1?导入几何模型 在ICEM CFD软件界面内，单击File→Imort Geometry→STEP/IGES（一般将离心泵装配文件保存成STEP格式），将离心泵造型导入ICEM，如图3所示。 图3? 导入几何模型界面 2.2? 修整模型 单击Geometry→Repair Geometry→Build Topology，设置Tolerence，然后单击Apply，如图4所示。拓扑分析后生成的曲线颜色指示邻近表面的关系：green = 自由边， yellow = 单边，red = 双边， blue =多边，线条颜色显示的开/关Model tree →Geometry → Curves → Color by count，Red curves 表示面之间的间隙在容差之内, 这是需要的物理模型，Yellow edges 通常是一些需要修补的几何。

汽车外流场数值模拟计算综述

https://www.wendangku.net/doc/7a10567078.html, 耿艳 （河海大学环境工程与环境科学学院 210098） gy6933@https://www.wendangku.net/doc/7a10567078.html, 中文摘要：随着大型高速电子计算机和用于流体分析的数值模拟计算技术的迅速发展，计算流体力学在实际的汽车设计和分析中得到了初步的应用。目前，理论分析、试验研究和数值模拟互相渗透、互相补充，共同促进了汽车外流场的研究。主题词：湍流 湍流模型 计算水力学 汽车外流场 综述 1、引言 自然界中的实际流动绝大部分是三维的湍流流动，如河流，血液流动等。湍流是流体粘性运动最复杂的形式，湍流流动的核心特征是其在物理上近乎于无穷多的尺度和数学上强烈的非线性，这使得人们无论是通过理论分析、实验研究还是计算机模拟来彻底认识湍流都非常困难。我国的周培源提出了著名的剪切湍流方程理论[1]，在世界上首次建立了一般湍流的雷诺应力所满足的输运微分方程组，由此被公认为湍流模型理论的奠基人。1950年又提出先解方程后平均的湍流理论。50年代末，他完善和发展了湍流相似理论，80年代中又把它应用到模型理论中去，获得了巨大成功。1951年西德的Rotta发展了周培源所开创的工作，提出了完整的雷诺应力模型[2]。他们的工作是以二阶封闭模型为主的现代湍流模型理论的最早的奠基性工作。自60年代以后，由于计算机技术与数值方法的飞跃发展，种类繁多的湍流模型以及各种湍流模型的检验、比较工作大量涌现[3-8]。

https://www.wendangku.net/doc/7a10567078.html, 所谓湍流模型就是以Reynolds平均守恒方程中的湍流输运项的规律作出公设性的假定，以使联立方程组封闭。如果一个模型是较为完备的，那么这个湍流模型的模数相对于湍流条件和几何特性来说是唯一的和不变的。然而，现在还没有这样一个较为通用的模型。因此在上述假定条件下，产生了许多湍流模型，诸如：高雷诺数模型[9，10]，低雷诺数模型[11，12]，近壁湍流模型[13]，双尺度湍流模型[14]等等。 湍流模型的间题集中在如何应用模拟的方法求解未知的湍流有效粘性系数或者各个Reynolds应力分量的间题上。近年来，工程界非常关注工程湍流模型的研究，一个新的研究领域—计及流体流动、传热和传质的湍流模拟计算的新技术正在世界各国迅速发展。文献[15， 16]对此进行了较为详尽的分析，指出此类模型尤其在应用于绕流流场时必然存在一些不可避免的问题和缺陷。 常用的k-ε模型比Reynolds应力模型（DSM）简单得多，但前者通用性较差。另一方面DSM虽然通用性好。但对工程应用而言又嫌过于复杂即经济性差。正是基于这种情况，Rodi [17，18]提出了一种折衷方案，即所谓代数应力模型（ASM），试图将通用性和经济性加以调和。代数应力模型（ASM）又可以分为湍流浮力回流代教应力模型[19]、三维浮力环流代数应力湍流模型[20]。Launder.B.E.和Spalding，D.B.在文献[21]中指出，k-ε双方程模型是先后由周培源（1945）、Davidov （1961）、Harlow-Nakayama （1968）、Jones-Launder （1972）提出来的，在所有各种双方程模型中，k-ε双方程模型的应用及经受的检验最为普遍。 3、汽车外流场的数值模拟 3.1汽车外流场的描述 汽车绕流流场十分复杂，典型流动特征为三维、粘性、湍流、分离和非定常。汽车绕流为三维流动，复杂几何形状使流动参数沿汽车运动方向呈非周期性变化；

FLUENT在某轿车外流场中的应用

2009年第9期农业装备与车辆工程doi ：10．3969／j．issn．1673－3142．2009．09．003 FLUENT 在某轿车外流场中的应用 李萍锋，张翠平，李红渊，武玉维 （太原理工大学机械工程学院，山西太原030024） 摘要：汽车空气动力学的特性在很大程度影响着汽车的动力性、经济性和操纵稳定性。利用Pro/E 软件对某轿车进行三维建模，并且利用大型计算流体动力学(CFD)分析软件FLUENT 对轿车的外流场进行数值模拟，同时，对其求得结果进行可视化分析。该仿真的数据对进一步进行汽车空气动力学分析具有一定的参考价值。关键词：汽车空气动力学；CFD ；外流场；FLUENT 中图分类号：U461．1 文献标识码：A 文章编号：1673-3142（2009）09-0010-03 Application on FLUENT in the External Flow Field of Some Car LI Ping－feng ，ZHANG Cui－ping ，LI Hong－yuan ，WU Yu－wei （College of Mechanical Engineering ，Taiyuan University of Technology ，Taiyuan 030024，China ） Abstrac t ：Vehicular aerodynamics greatly influence the power performance ，economic efficiency and the operating performance of vehicles．In this paper ，three－dimensional model of some car is set up by Pro ／E ，and numerical simulation to its external flow field is processed by the CFD analysis software FLUENT．Meanwhile ，visualized analysis is done on the results．The simulated data could be of some value for further analysis of the automotive aerodynamic properties．Keywords ：vehicular aerodynamics ；CFD ；external flow field ；FLUENT 收稿日期：2009－05－21 基金项目：重型载重汽车环境指标控制研究（800104／02990005）作者简介：李萍锋（1985－），男，浙江诸暨人，在读硕士，研究方向：汽车现代设计与理论。 农业装备与车辆工程 AGRICULTURAL EQUIPMENT &VEHICLE ENGINEERING 2009年第9期（总第218期） No．92009 （Totally 218） 引言 汽车空气动力学是研究汽车与周围空气作相对运动时两者之间相互作用力的关系及运动规律的科学，它属于流体力学的一个重要组成部分。汽车行驶时与空气产生复杂的相互作用，这对汽车的行驶状态影响很大，特别是汽车高速行驶时会承受强大的气动力作用。众所周知，汽车行驶时受到的气动力是与汽车速度平方成正比，而汽车克服气动阻力所消耗的功率和燃料是随车速的三次方急剧增加的。因此，使汽车具有良好的形状以降低汽车的气动阻力，不但可以提高汽车的动力性，而且还可以提高汽车的燃料经济性。对于高速汽车来说，空气动力稳定性是汽车高速安全行驶的前提。 1空气动力学的研究方法 汽车空气动力学研究的方法可分为理论分析、 数值计算和实验三大类，三种方法相互补充、相互促进。随着计算机技术的发展，汽车的计算机辅助空气动力学CAA(Computer Aided Aerodynamics)近年来发展迅猛，已经和理论分析计算及实验具有同等 的重要性。目前对流体或流场进行有效数值计算的 CFD (Computational Fluid Dynamics)方法，已经能够 用来预测或解决一些理论解析法及实验法难以处理的复杂流动问题，模拟部分风洞实验环节等优点。同时，CFD 方法被越来越多地应用到了汽车设计中。 汽车CFD 方法的实质，就是通过对作为边界的车身外表面以及流场的网格划分，把这些偏微分方程或积分方程离散化，即变成大型代数方程组使之代数化，并采用适当的矩阵代数算法，得到汽车外部流场的近似数值解，以便了解汽车周围流速、压力等的分布情况，进而确定汽车的气动特性与参数。汽车 CFD 按其采用的数值解题方式可以归有限差分法、 有限元法和边界元法。 2汽车的实体建模和网格划分 研究采用Pro/E 软件来建立轿车三维模型（图 1）。模型参考原车的基本参数：车长3920mm ，车宽1680mm ，车高1499mm ，轴距2480mm ，轮胎185/ 图1轿车三维模型 10··

【优秀毕设】汽车外流场分析

河北工业大学 毕业设计说明书(论文) 作者：田野学号：110324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 指导者：武一民教授 (姓名) (专业技术职务) 评阅者： (姓名) (专业技术职务) 2015 年 6 月 8 日

目录 1 绪论 (1) 1.1 研究背景及意义 (1) 1.2 国内外发展状况 (2) 1.3 毕业设计的主要内容 (4) 2 汽车外流场分析的理论基础 (5) 2.1 引言 (5) 2.2 气动力 (5) 2.3 负升力产生原理 (6) 2.4 负升力与操纵稳定性 (7) 2.5 空气动力学套件 (7) 2.6 流体数值模拟的理论基础 (11) 3 赛车外流场分析 (15) 3.1 赛车车身模型的建立及简化 (15) 3.2 划分网格 (16) 3.3 边界条件的设定 (17) 3.4 FLUENT计算结果 (19) 3.5 赛车仿真结果分析 (19) 4 空气动力学套件方案确定 (23) 4.1 前翼的设计 (23) 4.2 尾翼的设计 (26) 5 加装动力学套件后赛车仿真结果分析 (29) 5.1赛车模型的建立 (29) 5.2赛车仿真结果分析 (29) 结论 (33) 参考文献 (34) 致谢 (35)

1 绪论 1.1 研究背景及意义 随着汽车工业的不断发展，汽车的外部造型和气动特性受到了越来越多的关注和重视。汽车的性能在很大程度上受汽车气动力的影响，尤其对于高速行驶的汽车，气动力对其性能的影响是非常大的，因此汽车高速、安全行驶的必要前提之一就是具有良好的空气动力性能。因此，在汽车的开发中，对汽车空气动力性能的研究越来越得到汽车制造商的重视。 空气动力是来自于汽车外部的约束，其研究成果不仅直接影响着汽车的动力性、燃油经济性、稳定性、安全性、操纵性、舒适性等，还会间接地影响汽车的外观及审美的流行趋势[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、侧倾气动力矩六个分量[2]。在这六个分量中，汽车空气阻力所消耗的动力和滚动摩擦所消耗的动力是大小相当的，因此气动阻力系数就成为了衡量汽车空气动力性能的最基本的一个参数，也就是说如何降低汽车的空气阻力系数成为汽车空气动力学最重要的一项研究内容。减小汽车行驶时的空气阻力最常用的方法包括减少汽车的迎风面积和空气的阻力系数，通常来说，汽车的体积大小决定了汽车迎风面积的大小，车身外部造型决定空气阻力的大小。因此，将汽车车身紧凑化和流线形化是改善汽车气动性能最主要的两种方法。若汽车的气动造型不合适，在汽车在高速行驶的时候，所受升力的作用可能会使得汽车轮胎的附着力减小而导致打滑，而侧向气动力还特别容易引起汽车的跑偏，使得汽车的操纵稳定性有所下降[3]。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行驶性能。良好的气动造型设计应该具有较小的阻力系数。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带来的操纵稳定性问题也是需要考虑问题。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]。

基于FLUENT的某微型面包车外流场数值仿真分析

基于FLUENT的某微型面包车外流场数值仿真分析 摘要：利用UG对某微型轿车进行三维实体建模，将其导入前处理软件ANSYS ICEM中，建立计算域后网格化。用CFD 软件FLUENT对汽车模型的外流场进行三维稳态流动数值模拟，得出汽车周围流场的气流速度和压力分布，并通过计算得到了该车的阻力系数，该仿真分析的数据为进行汽车气动特性分析提供基础，可进一步指导汽车的设计开发。 关键字：汽车空气动力学；计算流体动力学；FLUENT；外流场 ABSTRACT：The 3D model of a mini car is carried out by UG, and then it is introduced into the pre-processing software ANSYS ICEM to establish the computational domain grid. By using the software of CFD FLUENT is to the automobile model flow field numerical simulation of three-dimensional steady flow, flow velocity and pressure distribution of the flow field around the car, the car and the drag coefficient is obtained by calculating, the simulation data for automobile gas analysis provide the basic dynamic characteristics, design and development can further guide the car. Keywords: Automobile aerodynamics；CFD；FLUENT；Outflow field 引言 空气动力学特性是汽车的重要特性之一。汽车行驶时与空气产生复杂的相互作用，承受着强大的气动力，对汽车的行驶状态有着重大影响；汽车行驶时受到的空气阻力与汽车速度平方成正比，汽车克服空气阻力所消耗的功率和燃料与车速的三次方成正比。因此，对汽车外流场空气动力学的研究，不仅可以提高汽车动力性和安全性，还可以提高汽车的燃料经济性。 目前，汽车空气动力学的研究主要有三种方法，即风洞实验、理论分析和计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）分析。随着计算机技术的发展，计算流体动力学相对于实验和理论计算具有成本低、周期短等特点，因此受到越来越广泛的应用。CFD方法对于预测和改进汽车的气动性能，指导汽车产品设计具有重要意义[1-2]。故本文采用大型商业化CFD 软件的FLUENT对某微型汽车的外流场进行数值仿真分析。 1 汽车空气动力学特性与CFD 理论基础1.1 汽车空气动力学特性 在正常道路行驶过程中的汽车，通常受到两种力的作用，这两种力分别为路面与汽车之间的相互作用力和来自空气的力与力矩。其中，前者主要由汽车自身的物理属性和轮胎的滚动阻力系数等决定；另一种则是来自空气作用的力和力矩，取决于汽车的外形设计、行驶速度以及横摆角[3-4]。 气流作用于汽车上分相互垂直的三个方向的力和绕三个轴的力矩，如图1 所示；在图示坐标系中，X 方向是汽车直线行驶方向，通常的气动阻力就是指来流沿X 方向的作用力；Y 轴方向为汽车的侧向力，还有沿Z 轴方向趋于抬起汽车的升力。汽车在道路行驶过程中这三个方向的空气作用力同时存在，相互影响。除上述三个方向的力外，还有绕三个轴方向的力矩，分别为绕X 轴方向的侧倾力矩、绕Y 轴方向的俯仰力矩以及绕Z 轴方向的横摆力矩。