Q/SZJ191001-2017整車風(fēng)噪CFD分析規(guī)范SpecificationofCFDAnalysisofVehicleWindNoise20XX20XX-12-31實(shí)施20XX-11-27發(fā)布XXXX汽車工程技術(shù)有限公司發(fā)布Q/SZXX-X-2017整車風(fēng)噪CFD分析規(guī)范范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了術(shù)語和定義、整車風(fēng)噪CFD分析及結(jié)果處理方法。本標(biāo)準(zhǔn)適用于CAE部門整車風(fēng)噪CFD分析。規(guī)范性引用文件無。術(shù)語和定義無。摘要Abstract本規(guī)范規(guī)定了用StarCCM+進(jìn)行整車風(fēng)噪CFD分析的內(nèi)容。本規(guī)范適用于XX汽車公司開發(fā)的乘用車整車風(fēng)噪CFD分析。ThisproceduredefinesthevehiclewindnoiseCFDanalysisusingStar-CCM+.It’sapplicablefortheXXautomotivecompanypassengercarsCFDanalysisofvehiclewindnoise.流程圖ProcessFlowDiagram圖1流程圖工具描述ToolDescription仿真分析過程中需要用到的如下軟件:Thefollowingsoftwarefacilitatestheanalyticalsimulationprocess:前處理(Preprocessors):Hypermesh求解器(AnalysisCode):Starccm+后處理(Postprocessors):Starccm+建模和分析過程Modeling/AnalysisProcedure單位Units分析中所用單位制如下所示:Theunitsusedintheanalysisareasfollows:力(Force) 牛頓(N)質(zhì)量(Mass) 千克(Kg)長度(Length) 米(M)時(shí)間(Time) 秒(Second)幾何模型建立Geometrymodeling整車模型幾何數(shù)據(jù)應(yīng)包括車身、后視鏡、密封、輪胎等部件，如圖1所示。整車內(nèi)飾的內(nèi)表面CATIA數(shù)據(jù)；圖2整車幾何模型示意圖（1）由于車輛左右兩側(cè)后視鏡安裝角度不一致，整車外場風(fēng)噪分析需采用全車模型數(shù)據(jù)。（2）在不影響計(jì)算精度的情況下，對(duì)底盤部分采用了平滑處理，用簡化的車輪替代了真實(shí)的輪胎結(jié)構(gòu)，如圖3所示。圖3輪胎簡化處理示意圖（3）用10mm高的小立方體取代車輪與地面相接處的10mm厚度，即改善了車輪接地處的網(wǎng)格質(zhì)量，又模擬了車輪的承載變形，如圖4所示。圖4輪胎與地面接觸的處理（4）外場風(fēng)噪分析需要對(duì)關(guān)注的部件（主要包括后視鏡、側(cè)窗、密封、A柱等）以及結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的部件（如格柵）進(jìn)行單獨(dú)分組。整車風(fēng)噪分析幾何模型一般分組如圖5所示。圖5模型分組示意圖外部計(jì)算域的建立Theexteriorcomputationzonesetup仿真采用的計(jì)算域?yàn)榘鼑囕v模型的長方體，模擬風(fēng)洞試驗(yàn)區(qū)域。為準(zhǔn)確模擬模型車體底部氣流，需要對(duì)車體底部網(wǎng)格進(jìn)行加密。因此，需要對(duì)車體底部壁面進(jìn)行單獨(dú)分塊，分塊方法如圖6所示。計(jì)算域分為入口、出口、地面、頂面、壁面、加密區(qū)6個(gè)部分，計(jì)算域大小及命名如下圖7所示：圖6車體底部加密區(qū)示意圖圖7計(jì)算域及其命名示意圖7.3.1面網(wǎng)格尺寸大小Surfacemeshsize在Hypermesh中對(duì)處理好的幾何進(jìn)行面網(wǎng)格劃分，面網(wǎng)格的大小要能保持車體的幾何特征。車身各部件面網(wǎng)格推薦值如表1所示。表1車身部件面網(wǎng)格設(shè)置部件名稱面網(wǎng)格大小(mm)車體表面、側(cè)窗玻璃、輪胎4～12密封條、后視鏡、A柱2～4格柵2～6加密區(qū)20～100入口、出口、壁面、地面400Hypermesh網(wǎng)格生成后，需要檢查表面的封閉性，要求達(dá)到?jīng)]有自由邊（freeedges）和重復(fù)連接（T-connections）。如果存在自由邊和重復(fù)連接，則需要做一些調(diào)整和連接，直到面網(wǎng)格形成一個(gè)封閉的腔體。最后將網(wǎng)格文件導(dǎo)出，導(dǎo)出文件為nastran格式。7.3.2面網(wǎng)格生成打開STARCCM+軟件，導(dǎo)入來自Hypermesh的nastran文件，此時(shí)只需對(duì)導(dǎo)入網(wǎng)格進(jìn)行重構(gòu)（surfaceremesh）。在網(wǎng)格重構(gòu)前需要生成特征線。重構(gòu)網(wǎng)格大小設(shè)置如表2所示。表2車身部件網(wǎng)格重構(gòu)設(shè)置部件名稱面網(wǎng)格大小(mm)車體表面、側(cè)窗玻璃8～16密封條、后視鏡、A柱2～4格柵2～8輪胎4～16加密區(qū)32～128入口、出口、壁面、地面512車體表面如有其他幾何體征較小的部件（如雨刮、雨刮槽等部件），面網(wǎng)格尺寸以保持其幾何特性為前提。7.3.3流體體網(wǎng)格生成網(wǎng)格重構(gòu)完成且檢查無問題后可以進(jìn)行體網(wǎng)格的劃分。在STARCCM+中采用TRIM網(wǎng)格計(jì)算風(fēng)噪，TRIM網(wǎng)格的劃分時(shí)需要對(duì)車體表面網(wǎng)格的大小進(jìn)行設(shè)置，尺寸與面網(wǎng)格重構(gòu)尺寸相同。其中，最大體網(wǎng)格尺寸為512mm*512mm*512mm。體網(wǎng)格增長率設(shè)置為SLOW。（1）車體壁面附近體網(wǎng)格劃分為了能準(zhǔn)確的模型車體表面的粘性阻力，需要在車體壁面附近增加邊界層，具體設(shè)置如表3所示。（2）空間體網(wǎng)格劃分車體附近的氣流受車體的影響會(huì)產(chǎn)生速度梯度，為準(zhǔn)確模擬相應(yīng)的速度梯度，需要對(duì)空間網(wǎng)格進(jìn)行加密。加密時(shí)既要滿足風(fēng)噪計(jì)算要求，又要保證計(jì)算精度。由于在風(fēng)噪分析中影響大的區(qū)域?yàn)楹笠曠R、A柱附近區(qū)域，因此根據(jù)分析的需要在空間中建立不同的加密區(qū)域。后視鏡附近加密區(qū)及計(jì)算域空間加密區(qū)的位置分別如圖8和圖9所示。后視鏡加密區(qū)及計(jì)算域空間加密區(qū)體網(wǎng)格尺寸設(shè)置分別如表4和表5所示。表3邊界層網(wǎng)格設(shè)置邊界層拉伸方式WallThickness邊界層第一層厚度0.8mm邊界層層數(shù)5邊界層總厚度4.5mm表4后視鏡加密區(qū)體網(wǎng)格設(shè)置加密區(qū)名稱加密區(qū)位置體網(wǎng)格大小(mm)mirror1包括整個(gè)后視鏡鏡體2mm*2mm*2mmMirror2包括后視鏡及其安裝基座4mm*4mm*4mmMirror3在B柱前并覆蓋前側(cè)窗8mm*8mm*8mmMirror4在B柱后并覆蓋1/2后側(cè)窗16mm*16mm*16mmMirror5包括C柱前的全部區(qū)域32mm*32mm*32mm表5計(jì)算域空間加密區(qū)體網(wǎng)格設(shè)置加密區(qū)名稱體網(wǎng)格大小(mm)REAR16mm*16mm*16mmBOX132mm*32mm*32mmBOX264mm*64mm*64mmBOX3128mm*128mm*128mm圖8后視鏡加密區(qū)示意圖圖9計(jì)算域空間加密區(qū)示意圖邊界條件BOUNDARYCONDITIONS分析工況：車速120km/h。7.4.1計(jì)算模型的設(shè)置a）計(jì)算物理模型選擇氣體物理模型參數(shù)設(shè)置如圖10所示圖10計(jì)算模型選擇示意圖b）計(jì)算物理模型參數(shù)設(shè)置參考值設(shè)置如表6。表6參考值設(shè)置ReferenceAltitude[0.0,0.0,0.0]ReferencePressure101325.0Pa7.4.2進(jìn)、出口及壁面的設(shè)置a）進(jìn)口的設(shè)置進(jìn)口邊界設(shè)置如表7所示。表7進(jìn)口邊界設(shè)置TurbulenceIntensity0.01TurbulentLengthScale0.001mVelocityMagnitude120kphb)出口的設(shè)置出口邊界設(shè)置如表8所示。表8出口邊界設(shè)置TurbulenceIntensity0.01TurbulentLengthScale0.001mpressure101325Pac）壁面的設(shè)置整個(gè)計(jì)算模型除進(jìn)口、出口外，其余為壁面邊界。其他求解參數(shù)的設(shè)置7.5.1求解器的設(shè)置各求解方程的差分格式要求使用默認(rèn)值（二階迎風(fēng)格式）。如果遇到計(jì)算發(fā)散或者不收斂，可以嘗試調(diào)小控制方程的松弛因子，或者降低差分格式級(jí)別。待收斂性變好后，差分格式需要改為默認(rèn)值再計(jì)算。計(jì)算過程為定常，計(jì)算迭代步數(shù)為2000。7.5.2收斂準(zhǔn)則設(shè)定監(jiān)測(cè)值，當(dāng)監(jiān)測(cè)值不再隨迭代步的增加變化，如監(jiān)測(cè)某點(diǎn)的壓力變化，要確保其值保持穩(wěn)定，如圖11所示。圖11迭代收斂曲線示意圖性能要求PERFORMANCEREQUIREMENT主要通過分離區(qū)的大小、分布情況以及流速分布情況，評(píng)價(jià)造型的風(fēng)噪性能。分離區(qū)的評(píng)價(jià)通過經(jīng)驗(yàn)或與對(duì)標(biāo)車進(jìn)行對(duì)比，判斷車輛A柱、后視鏡、B柱、C柱、門把手等后方的分離區(qū)大小及分布是否合理（參見圖11）。后視鏡的分離區(qū)應(yīng)該盡量遠(yuǎn)離側(cè)窗。如果分離區(qū)直接作用于側(cè)窗，將會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)的風(fēng)噪載荷，是應(yīng)當(dāng)避免的。此外，如果后視鏡分離區(qū)離側(cè)窗較近，或者分離區(qū)范圍較大(與對(duì)標(biāo)車相比)，那么也需對(duì)后視鏡進(jìn)行優(yōu)化。A柱、B柱的分離區(qū)無可避免會(huì)作用于側(cè)窗，因此需要與對(duì)標(biāo)車比較分離區(qū)的大小。較小的分離區(qū)對(duì)減小風(fēng)噪更為有利。C柱、門把手也與此相似。分析模型在Hypermesh（也可在Star-ccm+中建立）建立乘員艙制冷性能仿真模型，模型必須封閉，無縫連接。前擋風(fēng)玻璃及雨刮表面速度的評(píng)價(jià)通過經(jīng)驗(yàn)或與對(duì)標(biāo)車進(jìn)行對(duì)比，判斷車輛雨刮暴露于來流速度大于10m/s的區(qū)域面積是否合理。雨刮暴露在高速來流中的區(qū)域越小，對(duì)減小風(fēng)噪越有利。通過與對(duì)標(biāo)車比較雨刮暴露于來流速度較大(大于10m/s)的區(qū)域面積，可以評(píng)價(jià)雨刮的風(fēng)噪性能。結(jié)果