1、汽車氣動(dòng)特性分析1.汽車模型圖1為原設(shè)計(jì)圖，圖2為二維簡化模型示意圖:Honcl趙Logo1：30L：3.7WB：1645H:1.520R-2.3W圖1汽車模型設(shè)計(jì)圖g2.7315LT1.43圖2簡化模型示意圖題目要求流體屬性：空氣靜溫T=300K、靜壓P=1.015x105Pa、氣體常數(shù)R=8314./29.、比熱比八1.4,只計(jì)算層流。（1）工況一：汽車在地面行駛，速度分別為：12、120、240km/h，對(duì)應(yīng)馬赫數(shù)取為Ma=0.01、0.1、0.2。（2）工況二：假設(shè)汽車在天空飛行，速度分別為：Ma=0.2、0.8、2.0。（3）分別采用基于密度的算法和基于壓力的算法。輸出結(jié)果：（1）網(wǎng)

2、格生成推薦采用ICEM,要求在Tecplot中顯示溫度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、馬赫數(shù)分布、流線圖；（2）對(duì)比分析當(dāng)Ma=0.2時(shí)工況1和工況2流場(chǎng)的差別。（3）對(duì)于工況二，Ma=2.0，基于密度的算例在原網(wǎng)格（大約100*80）基礎(chǔ)上加密1倍（200*160）,分析網(wǎng)格對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響。（4）比較采用基于密度的算法和基于壓力的算法的收斂情況。（5）分析汽車的阻力和升力隨行駛速度的變化規(guī)律。（6）在完成二維計(jì)算的基礎(chǔ)上，嘗試采用三維模型計(jì)算可獲得加分（工況1或者工況2,Ma=0.2）。輸出結(jié)果工況一網(wǎng)格如圖3所示（140*80）：-m-ffiTiw蘭s:黠E:;s=5ii=驀II電A.:;=二圖3工況一網(wǎng)格

3、!:-LIIHS=一圖 基于壓力0.2馬赫溫度場(chǎng)哲左攔PJOCOTflmper-slureM0JD05N細(xì)的5沏詢388礙細(xì)BS細(xì)前3剜外2WW-2O2&CoordiinisteX-2025CooirdineteX圖4基于密度0.01馬赫?qǐng)D7基于壓力0.01馬赫Tempraidw30H剜立301aotii咖鳥3OQ230詡理299.42992299鉛RE29BS23H4T-tfruBrjUurg3QE3CD2時(shí)H29.$2B.42fli.229929B-B-29B-B2S6-429&2CoardineteXCoardimeteX圖5基于密度0.1馬赫?qǐng)D8基于壓力0.1馬赫Ternpcrlun?

4、&642offl=po-2O2&CoordiinisteX103.5301.5300.5259.5型.327.5I2M.5lempiffntire323QH|3QQj299IZ9T.296.295伽.2D3292-2O2&CooirdineteX圖6基于密度0.2馬赫注：初始溫度設(shè)置為300K圖 基于壓力0.2馬赫壓力場(chǎng)Ae.sPJOCoPrcsMireI101343101MOH101K5H101KO101325101120idui3lomti仙剛icnwu.佝灑1012SOPrwrv1013501013451013401013331013301011251O11Ktl101313191310

5、10130510150Q10129524CoordinateX-2a2&CocrdinsteX圖10基于密度0.01馬赫?qǐng)D13基于壓力0.01馬赫Piel-lkjr*、燒血1M0KL1SWH1WTO101I10WlOCCBiifl&S5WB9M0BSB&M9BOiMAe.sPJOCoPT89SUMII104000.1O35M10MtCQCKflI101SOO101wo1009X1I他soBaaaoB90D0.M5W一I&M&0sraoc70-202CoordimteXCoordimsteX圖11基于密度0.1馬赫?qǐng)D14基于壓力0.1馬赫-2CordiinateXPrt&sure112000il

6、OOOfllaaooo何就血104000北宓Q10CWQPrtsswftI116000.114000.113QQP-tWQQD10000locnaaHMQQQ.102000.100000.baaoM9SdDDWDD魏MMMMOOOI網(wǎng)QQ-2a2&CocrdinsteX圖12基于密度0.2馬赫注：初始?jí)簭?qiáng)設(shè)置為101325Pa圖18基于密度0.2馬赫?qǐng)D 基于壓力0.2馬赫3.1.3.馬赫數(shù)分布lA&thNumw&6d-2oAsg=pKCJQ常QPiS0160.014Q0120010.0MD.COeO.tXH-DW2Coordiri.ateX36d-2oAv=pgu0024Q.QZ20.0200

7、-13QMQ.W0.0120.Q1D0OJndos0DOMO.Qffi025CooirdinsteX圖16基于密度0.01馬赫?qǐng)D19基于壓力0.01馬赫36d-2o5芝一pgCJCoardineteX&6d-2oA蠱瞿一PMO圖17基于密度0.1馬赫?qǐng)D20基于壓力0.1馬赫他出Number0.貯CMOJBMEOM0.32030OifiC-J422gD1BD1GD14S.13Od0Q9DOG&.04&Q22024&CoordiriateXAgliwQclu1圖24基于密度0.2馬赫?qǐng)D 基于壓力0.2馬赫A醬蒼.eeqou3.1.4.流線圖&02CoordirnsteX圖25基于壓力0.01馬赫?qǐng)D

8、22基于密度0.01馬赫2024BCoordirneteX&6d-2oA蠱芝一PQ0OA蠱g=p!-li4；riIIIIIII11IIIIIIII圖54200*160網(wǎng)格計(jì)算結(jié)果如下所示：100*80基于密度200*160基于密度諜ssssaol豔CoordinateX分析Fresiurt.1Ei4d-_IFMOM5Z：fl4MDMBH4DC町1WQ3flCodrMiiiialfrX6CoordiriateX分析兩者壓強(qiáng)分布基本一致，車后方的壓強(qiáng)變化略有差異。溫度場(chǎng)的整體分布情況基本一致，差別較大的地方主要是車后的大部分區(qū)域，對(duì)于100*80,車后的溫度變化較小，基本保持在340K左右，而對(duì)于

9、200*160,車后溫度變化較大，從360K下降至300K；對(duì)于100*80，最高溫度為520K，最低溫度為初始溫度300K，對(duì)于200*160，最高溫度為540K，最低溫度為初始溫度300K。溫度最高區(qū)域均為車頭和擋風(fēng)玻璃處。Pre-iLTE!IE4WBCOOODKUMOWMOKOMD40CKX1DrojODAAMJDifflKOQMachr4L*nbKr馬赫數(shù)245CM)r4iiaitXG-馬赫數(shù)分布情況基本一致，車身上方和下方的馬赫數(shù)存在一些差異；分析同樣的參數(shù)下，100*80的馬赫數(shù)最高為1.9馬赫，最低為0.1馬赫,200*160馬赫數(shù)最高為2.0馬赫，最低為0.2馬赫；100*80

10、的網(wǎng)格，結(jié)果的連續(xù)性更好。流線CoerdinaleX5A.SF一-2024BCocrdinateXAS営流線分布情況基本相同，但存在一定的差異，100*80的，擋風(fēng)玻璃處有一個(gè)明顯的渦，200*160的，擋風(fēng)玻璃處則沒有渦；分析100*80的，車后方流線連續(xù)性較好，比較平穩(wěn)，200*160的，車后方流線比較凌亂?？偨Y(jié)：加密網(wǎng)格后結(jié)果的連續(xù)性較差。3.5.比較采用基于密度的算法和基于壓力的算法的收斂情況基于密度的算法都可以收斂，收斂情況較好；對(duì)于速度過高或者速度過低，如2.0馬赫、0.01馬赫，基于壓力的算法如果采用默認(rèn)松弛因子很容易出現(xiàn)發(fā)散，必須將松弛因子調(diào)小一些才能收斂；對(duì)于亞聲速，如0.8

11、馬赫，由于流場(chǎng)情況比較復(fù)雜，基于壓力的算法也很難收斂，采0圖55工況1阻力和馬赫數(shù)的關(guān)系用二階精度幾乎沒辦法計(jì)算，采用一階精度并且調(diào)小松弛因子才能收斂。3.6.分析汽車的阻力和升力隨行駛速度的變化規(guī)律阻力（N）升力（N）1基于密度基于壓力基于密度基于壓力工況10.01馬赫23.07937815.084863-19.2991-41.182020.1馬赫1856.33832681.9011-479.45033-3801.80130.2馬赫8539.991513350.321-3119.2704-22040.155工況20.2馬赫5411.57334749.7693-16705.816-41693.

12、2920.8馬赫3.2923228e+10555440.93-2.3398152e+10-416267.072馬赫586022.27725634.17-509540.23-442615.92基于密度的算法存在兩個(gè)異常數(shù)據(jù)3.2923228e+10和-2.3398152e+10,因此采用基于壓力的算法進(jìn)行分析。將工況1的阻力數(shù)據(jù)擬合如下,發(fā)現(xiàn)阻力和馬赫數(shù)之間基本是一個(gè)冪函數(shù)關(guān)系,公式如圖所示,判定系數(shù)近似為1,表明擬合度非常好,分析原因?yàn)椋核俣缺容^小,壓強(qiáng)分布相似,故而壓差阻力的變化滿足一定的函數(shù)關(guān)系,摩擦阻力較小,幾乎忽略不計(jì)。工況1阻力隨馬赫數(shù)變化F=499984Ma2.2613R2=1.A

13、13350.321.JJ”2681.9011xi.315.084863*00.050.10.150.20.25馬赫數(shù)160001400012000100008000600040002000對(duì)于工況2，阻力隨著馬赫數(shù)的增大而增大，但沒有明顯的函數(shù)關(guān)系。這是由于馬赫數(shù)變化幅度較大，從很小的速度，變化為亞音速，又變化為超音速，壓強(qiáng)分布差異很大，阻力變化也不規(guī)律。工況1和工況2，升力隨馬赫數(shù)的變化也不滿足函數(shù)關(guān)系，升力均為負(fù)值，力的方向垂直向下；其絕對(duì)值隨著速度的增大而增大。3.7.三維模型計(jì)算網(wǎng)格如下圖所示：Ifis圖56立體網(wǎng)格ANSYSRH.2圖57X方向網(wǎng)格=HEIiim-imLU-1-1n=

14、圖58Y方向網(wǎng)格BESBaHHiaKIIIUIIIIIIIIIPiim二圖59Z方向網(wǎng)格注：為簡化模型，車的各部分寬度均相等，為1.4m。計(jì)算結(jié)果工況2，馬赫數(shù)為0.2，采用基于密度的算法：分別截取了溫度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、馬赫數(shù)在X,y,z方向的切片云圖圖 馬赫數(shù)車對(duì)稱軸所在截面云圖：（Z=0）Temperature302.53Q2301.5301300.5300299.5299293.52sa圖60溫度場(chǎng)圖61壓力場(chǎng)Pressure1070001060001050001040001030001020001010001000009900096000970009600055000MachNumberd

15、0.260.240.220.20.1S0.16o.u0.120.1o.oe0.060.04二0.02圖 馬赫數(shù)車側(cè)表面所在截面分布云圖：（Z=0.7，車寬度為1.4,各部分寬度均相等）圖63溫度場(chǎng)Pressure107000106000一105000一104000一103000102000101000一100000一99000一98000.9700096000I95000圖64壓力場(chǎng)MachNumber0.260.240.220.20.180.160.140.120.10.080.060.040.02圖67溫度場(chǎng)-I-JZ*4i一-用呦;-；.：;J*諭翎|:-二J：鏗立體溫度場(chǎng)、壓力場(chǎng)：.XirHeiuPl豹於：Ft今？札iw.1.079105:.仏+旳血心I1.05e+05:1.05&+051.0+e+05l.dSe+051.Me+防1.029+05:.081.010+051僦+的I9.95