低阻力汽车外流场的数值模拟及其误差分析

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基于的汽车外流场数值模拟

Numerical simulation of flow field for cars based on fluent
·36·
齐齐哈尔大学学报
2014 年
MENG Sheng-cai1，CHEN Qian-yun2
(1. Ma'anshan Department of Mechanical Engineering of Vocational- Technical College, Anhui Maanshan 243031, China； 2. School of Mechanical Engineering, Jiangsu University, Jiangsu Zhenjiang 212013, China)
（4）
其中：Gk 为平均速度梯度引起的湍动能；Gb 为浮力引起的湍动能；YM 为可压缩湍流脉动膨胀对总的耗散率的影响； µt 为湍流的粘性系数； C1ε ， C2ε ， C3ε 为经验常数；σ k 和 σ ε 分别为湍动能 k 和耗散率 ε 对应的普朗特数。
2 建立数值计算模型
[8]
2.1 计算流域模型的建立文中所使用模型经过了简化，在不改变流体轨迹整体走向的情况下，将几何模型进行合理的简化如车灯、后视镜、及轮胎等部替换车底的真建立的几何模示。门把手凹陷处件，以平整面实凸凹形状。型如图 1 所
[9]
图 4 残差变化
图 5 汽车外流场压力云图
图 6 为汽车外流场的速度云图，图 7 为汽车外流场速度矢量图。从图中可以看出气流在汽车前部受到汽车的阻挡，气流速度接近于零。在汽车前部气流分为两部分，一部分沿着发动机罩向上流，一部分流向汽车的底部。汽车的底部速度明显小于汽车顶部气流速度，在汽车顶部出现了一个气流速度最大区域。在汽车尾部气流出现了分离并且产生了轻微的涡流。

厢式货车外部流场的数值模拟X

第17卷　第2期应用力学学报V o l .17　N o .22000年6月CH I NESE J OURNAL OF APPL I E D M ECHAN I CSJun .2000厢式货车外部流场的数值模拟Ξ王　志　杜广生赵　斌 (山东工业大学　济南　250061　(山东电力研究院　济南　250002)摘要以斯泰尔邮政车为原型,对厢式货车外部流场进行数值计算,获得了其气动特性和流场,并与实验结果进行了对比,符合较好。

期望能够对厢式货车气动外形的设计提供参考。

关键词:数值模拟;厢式货车;气动特性1　引　言近年来,随着计算机技术的迅猛发展,计算空气动力学的发展也非常迅速,对车辆外部流场数值模拟的研究已取得了较大的进展。

但是,到目前为止,车辆外部流场的数值模拟大都应用在小轿车上[1],而对货车外部流场的数值模拟研究还非常少,并且对货车外部流场的模拟计算也主要应用在经过过多简化的基本形状的模型[2],对货车气动外形设计的直接指导意义还有所欠缺。

因此本文以斯泰尔厢式邮政货车为原型,模拟计算了1∶10模型的外部流场,并用实验结果验证了计算结果的正确性,以期对厢式货车的气动外形设计提供参考。

2　控制微分方程和定解条件211　控制微分方程一般流动现象控制微分方程的通用形式为:5Θ75t +div (ΘV 7-#Ω grad 7)=q Ω(1) 上式中V =(u ,v ,w ),当7=1,u ,v ,w ,k ,Ε时,#Ω分别取0,Λ,Λ,Λ,ΛΡk ,ΛΡΕ,它们分别代表连续性方程,N aiver 2Stokes 方程,湍动能方程和湍流扩散率方程。

其中u 、v 、w 分别表示x 、y 和z 三个方向上的流速分量,k 表示湍流脉动动能,Ε表示单位体积内湍流脉动动能的耗散率,Ρk 、ΡΕ分别取1和1133。

因为所研究的空气流动为湍流,故需采用湍流模型,湍流模型采用目前广泛Ξ来稿日期:1999209214;修回日期:2000201218应用的k 2Ε双方程模型[3]。

基于CFD的轿车外流场数值模拟

文章编号：６３１９２１）６０４－３１７－５Ｘ（０００－０６０
基于ＣＤ的轿车外流场数值模拟Ｆ
许建民，戴腾清刘金武，
（．门理工学院机械工程系，１厦福建厦门３１２２广州风神汽车有限公司设备动力科，６０４；．广东广州５００１８０）
济性和操纵稳定性有非常重要的影响。与风洞试验
毒－（ｏ
去ｐ）一（＝ｏｐ
量，牛顿流有对
ｒ＝一
（２）
式中：为源项，示催化器载体阻力；ｉｓ表＂为应力张ｒｊ
法相比，运用计算流体动力学（Ｆ方法研究汽车ＣＤ）
ＡｂｔａｔＩｈｓａｔｌ，ａｔｒｅｄｍｅｓｏａｏｉｄｌｆＭｉｉｒｉｅｔｂｉｈｄｂｓｎｉｒｐｉｓｉ，ｔｅｍｏｅｉｉｓｒｃ：ｎｔｉｒｃｅｈｅｉｎｉｎｌｌｍｏｅｏｎｓｓｌｅｙｕｉｇＵｎｇａｈｃ．Ｆｍｔｈｄｌｓｍ— ｉｓｄＣａａｓｐｆｅｏｒ— ｒｃｓｉｇｂｏｔｒｍｂｔｔｅｈｏｕｉｇｄｍａｎｉｇｉｄｄ，ａｄｔｒｅｄｍｅｓｏａｕｒａｉｌｔｎｏｏｄｆｒｐｅｐｏｅｓｙｓｆｌｎｗａｅＧａｉ，ｈｎｔｅｃｍｐｔｏｉｓｒｅｎｄｎｈｅ — ｉｎｉｎｎｍｅｃｓｍｕａｉｆｌｉｌｏｓｅｄｏｓｃｒｉｄｏｔｒｔｅｃｒｄｌｙｕｉｇＣＤｏｆａｅＦｕｎ．ＡｔａｔｈｒｅｄｍｅｓｏａｅｏｉｎｒｓｕｅｆｌｔａｙｆｗｗａａｒｅｕａｌｏｆｈｍｏｅｂｓＦｆｏｔｒｌｅｔｎｓｗｓ，ｔｅｔｅ — ｉｎｉｎｌｌｃｔａｄｐｅｓｒｅｄｌｈｖｙｉｆｒｔｅｃｒｍｏｅｒｂａｎｄｏｈａｄｌａｅｏｔｉｅ．Ｔｈｐｒａｈｐｏｉｅｉｕｌｂｓｓｆｒｔｅｂｓｅｏｙａｃｄｓｇｆｃｒ．ｅａｐｏｃｒｖｄｓａｖｓａａｉｏｈｅｔｒｄｎｍｉｅｉｎｏａｓａ

汽车外流场数值仿真k-ε模型适用性研究

汽车外流场数值仿真k-ε模型适用性研究宋亚豪;谷正气;刘水长;石佳琦【摘要】由于目前的湍流模型并非针对汽车空气动力学进行数值仿真,因而造成潜在的计算误差.因此,为探寻适合的数值计算模型,以MIRA阶梯背汽车1/3比例模型为研究对象,对常用的Standard k-ε、RNGk-ε和Realizable k-ε 3种k-ε涡黏湍流模型进行数值仿真,以计算所得的气动力系数、尾部流场及表面压力系数为适用性评价指标,并与HD-2风洞试验数据对标.研究结果表明:3种模型中,Standard k-ε模型收敛速度和效率最优,但气动阻力的计算精准度最差;RNG k-ε模型的表现一般,而Realizable k-ε模型能获得最高的气动阻力计算精度,与风洞试验结果对比,误差在5％以内,但收敛速度和效率相对较差;同时,3种湍流模型对气动升力的计算结果与风洞试验对比存在较大误差.【期刊名称】《湖南工业大学学报》【年(卷),期】2019(033)001【总页数】7页(P66-72)【关键词】MIRA阶梯背汽车模型;k-ε涡黏湍流模型;外流场;风洞试验【作者】宋亚豪;谷正气;刘水长;石佳琦【作者单位】湖南工业大学机械工程学院,生物质纤维功能材料湖南省重点实验室,湖南株洲412007;湖南工业大学机械工程学院,生物质纤维功能材料湖南省重点实验室,湖南株洲412007;湖南文理学院,湖南常德415000;湖南工业大学机械工程学院,生物质纤维功能材料湖南省重点实验室,湖南株洲412007;湖南工业大学机械工程学院,生物质纤维功能材料湖南省重点实验室,湖南株洲412007【正文语种】中文【中图分类】U461.10 引言近年来，汽车行业蓬勃发展，为缩短汽车车身的研发周期，CFD数值仿真（计算流体力学）因具有成本低廉、计算速度快，并能获得丰富的汽车车身周围流场信息等优势而被广泛应用。

然而CFD仿真计算所用的湍流模型，会直接影响汽车外部流场计算的准确性和时效性[1-2]。

基于CFD软件某跑车外流场数值模拟分析

基于CFD软件某跑车外流场数值模拟分析作者：王瑞丽魏丽青来源：《科学与财富》2020年第28期摘要：根据对国内某跑车进行相应的研究，通过catia三维软件设计出其三维模型，之后再用CFD软件实现对跑车划分网格，之后再对得出的数值进行相应的模拟计算，并采取一定的加工处理，同时关注跑车内部的空气动力性问题。

在一系列的模拟计算后，我们可以得知，进行局部的优化处理是可以有效地得出最佳画的跑车外部参数，同时实现跑车周身速度压力场的改善处理。

关键词：跑车车身;局部优化;风阻系数前言通常所说的汽车空气动力一般指在汽车的前行过程中和空气产生相应的作用力，由于产生的力对汽车消耗汽油的经济性能和舒适性能等产生的影响。

目前我国的科学技术不断向前发展，随之而来的是信息技术的发展包括计算流体力学，这对于研究汽车的空气动力学有了很重要的推动作用。

流体力学方法有很多的优点，例如所用时间少、消耗成本较低等，所以我们可以在汽车设计开发和相应的改进完善方面，都使用此技术。

1.跑车外流场的控制方程和湍流模型在汽车以较高速度向前行驶的时候，可以得出此时的流体雷偌数是比临界雷诺数大的，所以它的流动可以视作湍流。

根据雷诺平均方程：在这个公式里，si是源项，代表催化器载体阻力; 是应力张量。

根据标准的K - ￡模型计算雷诺应力来封闭上述流动控制方程，即有在这个公式里的是指湍流粘性系数，可以根据以下得出：式中：K、￡分别为湍动能和湍能耗散率。

2.计算模型的建立及网格劃分2.1 车身模型计算模型是在CATIA软件中以现实大小比例相等建立的（见图1）。

要同时实现提高网格的质量以及达到计算的速度，就要简化车身模型。

所以，忽略了跑车的一些部件，并对车身底部作平整化加工。

2.2 网格划分从以往的研究可以得出，要进行汽车行驶的模拟，可以采用的计算域是长方形：根据汽车的大小长×宽×高（L×W×H），我们将计算域设定成10L×4W×5H，计算域入口和车头相距3L，出口处和车尾的距离为6L，车子的左右两侧宽度大小都是2W，高度是5W，完整的计算域都是通过结构网格来进行划分的。

低雷诺数圆管突扩流场的数值模拟及阻力特性分析

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文- 2 -1.2 本课题研究的目的与意义工程中管道流动的雷诺数都非常大，实验测量发现，当雷诺数足够大时，均直圆管内流动进入完全粗糙区，或称阻力平方区，此时的摩擦阻力系数与雷诺数无关，而流体流过局部管件的情形与此类似，绝大多数情况下，局部损失系数与雷诺数无关，仅由不同管件的几何形状、尺寸所决定，通常是通过实验测定确定其大小。

然而在20世纪末到21世纪以来，随着现代科学技术的不断发展，新兴的科技领域导致了流体力学的研究对象更加复杂化，流体力学的研究尺度逐渐从宏观领域发展到了微观领域，并渗透到了生物学、医学、电子科学等各个方面。

这时，之前应用于解决工程问题的结果在微观领域的应用就受到了一定的限制，如在雷诺数很低的流动下，粘性力的影响逐渐增强，局部阻力系数必然会受到雷诺数的影响，而受到实验条件的限制，加之实验数据本身比较离散，于是实验测定的结果通常会存在一定的误差。

然而，数学的发展，计算机的不断进步，计算流体力学的形成，使许多原来无法进行试验观测以及无法用理论分析求解的流体力学问题有了求得数值解的可能性。

而且，在低雷诺数时，通过数值模拟的方法可以模拟出常规的雷诺数理论不能预测出来的小涡。

因此，利用计算机进行数值模拟，就可以获得低雷诺数流体流经变截面通道时流场的全部信息，据此就可以分析此时流动的阻力特性，这即成为本课题研究的目的之所在。

为了研究低雷诺数时的局部阻力特性，就必须从界定此类问题的特定参数雷诺数出发对此问题进行分析，从无量纲雷诺数/Re uD ρμ=的表达式中，我们可以看到，雷诺数的大小是和三个物理量密切相关的，流体的运动粘性系数、管道的特征长度（在研究管道问题时通常指当量直径）及管道中流体的流速。

于是，根据这三个量的不同可从不同角度对低雷诺数流动进行划分：一方面是一些黏性系数很大的流体在管道中的流动。

正如McNaughton 和Sinclair(1966)，Tadmor 和Gogos(1979)以及Boger(1981)所研究的，比如润滑油、甘油等在管道中的输送等，玻璃的融化过程，聚合物的处理等通常都表现为层流。

基于准k_v_2_LES模型的汽车外流场数值模拟_汪怡平

16
=min (d, C ) d DES
=max( x, y, z)
式中，Gv、Yk 为湍流生成项和耗散项 t 为时间，uj 为速度，xj,k 为笛卡尔坐标系，为分子运动粘度，为修改后的湍动粘度， S 为应变张量， fv 为粘性阻
Aerodynamic Simulations of Vehicle by Using the Hybrid Semi k - - v 2 /LES Model
WANG Yiping1, 2 GU Zhengqi2 DENG Yadong1 SU Chuqi1
(1. School of Automotive Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070; 2. Key State Laboratory of Advanced Technology and Manufacture for Vehicle Body, Hunan University, Changsha 410082)
Abstract：The hybrid RANS/LES approach is employed to compute the exterior time-average flow field of a vehicle. The
three-equation k - - v 2 turbulence model is employed as the RANS part in current research. To overcome the numerical oscillation induced by the normal stress ( v 2 ) transport equation and the elliptic equation which is used to constructed relaxation function f22 in the k - - v 2 model, the algebraic form of the normal stress ( v 2 ) equation and the new eddy-viscosity equation are derived, based on the Boussinesq approximation and non-dimensional analysis. Then, the new hybrid semi- k - - v 2 /LES model which can be used to compute the vehicle exterior flow field is obtained. The control equations of the new model employed the same k and equations as those in the realizable k - /LES model in commercial software Fluent, with an algebraic equation for v 2 and new eddy-viscosity programmed by Fluent-UDF. The comparisons between the results obtained by semi- k - - v 2 /LES model and other hybrid RANS/LES models, entire LES and wind tunnel experiment show that the new model is more accurate and efficient to simulate the flow separation around the body surface and the wake vortex.

汽车空气动力学数值模拟中的湍流模型分析

周刚
（重庆交通大学）
摘要：湍流模型的选取是汽车空气动力学数值模拟研究中一个极其重要的环节，对提升数值模拟计算结果的精确性具有重大意义。对 ' 种常用的湍流模型（!#，()* !#，(+,-./-+ !#，001 !#）进行介绍，阐述了 ' 种模型的自身特点以及适用范
围，分析了其在汽车空气动力学数值模拟中的国内外研究应用，指出综合多种湍流模型优势进行升级运用可以使得数值模
的泵吸效应在前、后轮处非常明显，但是前轮气流一般力系数的临界偏航角，在此角度后，阻力系数开始减
更容易向外扩散，气流在后轮时更容易向上方扩散。文献[20]采用了 5种模型（S-A、标准、RNG、R 以及雷诺应力模型）对汽车外部带有复杂旋涡的湍流
小。 !". //0（切应力输运）- 模型
Realizable!- 模型的控制方程，如式（5）和式（6）了基线配置阻力系数。文献[16]分别采用了 3种湍流模
所示。
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文献[15]采用三维非定常 Navier-Stokes数值模拟
捷、中等强度的涡流以及局部转捩相对来说比较复杂方法，对某型悬挂式 Ahmed钝体进行了三维非定常
的剪切流动情况。
Navier-Stokes数值模拟，并用试验数据验证了预测的
!"( $)*+,-*.+)（可实现）' 模型
时间平均阻力系数，其中标准 !" 模型最准确地预测

基于CFD技术的轿车外流场数值模拟及优化

ｏｆｅｘｔｅｒｎａｌｆｌｏｗｆｉｅｌｄｏｆｔｈｅｃａｒａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｃａｒｂｏｄｙｓｈａｐｅｉｓｏｐ —
ＨｕａｎｇＳｈｕｏ
（ＥｎｇｉｎｅＰｌａｎｔｏｆＤｏｎｇＦｅｎｇＣｏｍｍｅｒｃｉａｌＶｅｈｉｃｌｅＣｏ．，Ｌｔｄ，Ｓｈｉｙａｎ，Ｈｕｂｅｉ４４２００１，Ｃｈｉｎａ）
ｔｉｍｉｚｅｄｉｎｏｒｄｅｒｔＯｒｅｄｕｃｅｔｈｅｄｒａｇｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄｔｈｅ１ｉｆｔｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ．Ｉｎｔｈｅｍｅａｎｔｉｍｅ，ｔｈｅｖｏｒｔｅｘｍｏｔｉｏｎｏｆｃａｒｔａｉｌｉＳｗｅａｋｅｎｅｄ，ｏｂｔａｉｎｉｎｇｂｅｔｔｅｒａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｏｄｙｆｌｏｗｆｉｅｌｄ；ｎｕｍｅｒｉｃａ１ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ

汽车空气阻力系数的数值模拟及研究

$" 计算结果分析
气动阻力系数的计算公式为 ’ ( ) "*4 $ % + , 4 式中， * 为车速； $ % 为气动阻力系数； + 为汽车迎风面 " 为空气密度；积。通过迭代计算， C*D+"E 得出模型在某一方向上所受到的压力（阻力），然后通过给定的参考参数按照上述公式来求解出气动阻力系数。因此，计算出的压力值的精确度就直接关系到阻力系数的正确与否。而模型所受的压力绝大部分集中在头部，这一部分网格的疏密将对结果产生很大的影响，如果网格太疏，导致模拟计算出的压力值偏大，阻力系数也相应偏大；网格越细，将越接近实际值，从表 4 中也可得出这样的结论。在三个不同网格质量的文件中， (9:;<=3 经过在 C*D+"E 中进行网格自适应加密后，得到的 $ % 值最小，也最接近于真实值；而 (9:;<=- 是在 &8(A’E 中经过区域后进行网格化，其中包括 E;F 0 GHIJ:# E&KJ: 和 G;L# (6M 两种类型的网格，虽然网格数很大，但其结果却不是很理想，这表明，网格并不是越细越好。人们通常认为在计算机允许的条件下，网格数越多结果越接近实际值，在一般情况下这是成立的，但在某些问题上，当网格达到一定的精度后，结果就不会有大的差异，关键在于合理的分块，在适合的区域进行加密，不然就会增加计算量，又得不出准确的结果。同时也表明在加密网格的方法上，在 C*D+"E 中进行自适应网格细化所得到的结果要比直接在前处理软件中加密所得的结果更可靠。在研究地面边界条件对气动阻力系数计算的影响时，本文分别用三个不同网格质量的模型来进行模拟。设置地面边界条件的移动速度与来流方向相同，并等同于来流速度（ -. / 0 1），这样可以更好地模拟出汽车相对于地面运动的真实情况。从表 4 的结果中可以看出，在修改了地面边界条件后，气动阻力系数下降，精度变得更高。这是因为在移动壁面条件下，空气跟地面没有相对运动，消除了两者相对运动而产生的粘性阻力，使得总的气动阻力下降，这从表 3 中的数据可以得到证实。同时，从三组不同模型的计算结果来看，网格质量最差的 (9:;<=2 模型的减小幅度最大， (9:;<=4 次之， (9:;<=3 的降参考文献：

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ＸｏｇＣａｑａｇ．ａｇＭｅｇａ＆ＦｎＱｉｙｎｉｎｈｏｉｎＺｎｎｙｎａｎｉ
１ＳｈｏｏｃａｉｌＡｔｏｉｎｉｅｒｇ，ｏｔｈｎｎｖｒｔｅｈｏｇ，Ｇａｇｈｕ５０４．ｃｏｌｆＭｅｈｎｃ＆ｕｏｔｅＥｇｎｅｉＳｕＣｉＵｉｓｙｏＴｃｎｌｙｕｎｚｏ６０；ａｍｖｎｈａｅｉｆｏ１
不同的要求。Ｙ是指壁面第一层网格离壁面的无因次距离，其表达式为
Ｙｐ＝ｕ（）１
式中：Ｐ为密度；Ｙ为壁面的距离；为分子黏性系
数；为壁面摩擦速度。计算中一般通过控制底层 “
网格厚度来控制Ｙ而达到控制ｙ值的目的。从
Ｙ＜１０，０最好靠近３０一端。
２网格对外流场计算的影响
计算区域内的网格尺寸和网格结构都会对计算结果造成影响。本文中各计算模型均采用以四面体为主的非结构网格划分流体区间，沿壁面插入棱柱边界层单元后，形成的四面体、六面体和棱柱的混合
表１ａｂ两模型湍流区域网格相同，中、仅车身表面边界层网格厚度和层数不同，其中ａ边界层网格厚度较小，位于７～３的范围内，Ｙ１ｂ网格大部分Ｙ
影响汽车外流场数值模拟精度的因素有离散误差、湍流模型误差、几何模型误差和残值误差等¨ 。随着技术的发展，数值模拟的计算模型来自产品数
据库，而风洞试验的模型采用数控加工，两种模型之
度低阻力汽车创意竞赛的优秀作品，其空气动力学测试见文献［］２。模型尺寸如图１示。所
汽
车
工
程
２１０２年（３）１第４卷第期
ＡｕｏｔｖｇｎｅｎｇｔｍｏｉｅＥｎｉｅｒｉ
２２００１０８
低阻力汽车外流场的数值模拟及其误差分析
熊超强臧孟炎范秦寅，，
（．华南理工大学机械与汽车工程学院，１广州５０４１６０；２．日本大阪大学，大阪５５— ８）６０７
为了保证一致性，三维数值模拟和风洞试验都
原稿收到１期为２１年１２３０１月４日，修改稿收到日期为２１年１９日。０１１月
２１（ｏ３）ｏ１０２Ｖ１４Ｎ．．
熊超强，：等低阻力汽车外流场的数值模拟及其误差分析
—
网格如图４所示。
汽
车
工
程
２１（３０２年第４卷）１期第
位于３围。从两网格Ｓａｄｒ－型计算所得０周ｔａｋ６模ｎｄ
可知，对于ｋｓ湍流模型，ｍ的厚度保证在Ｙ３周－ｙ＝０
阻力系数（升力系数严重偏离试验值，不作为比较项）
围即可，继续细化底层网格反而会降低计算精度。
间几何误差已经很小。计算的收敛标准一般为
日吾Ｊｌ
ｌ一，的达到１一，值误差也很小。因此现在０有Ｏ故残
外流场的数字模拟误差主要是离散误差和湍流模型
汽车的外流场特性对其动力性、经济型、舒适性和操纵稳定性有非常重要的影响。汽车外流场的研
图４车身尾部纵剖面网格结构
图１汽车模型三视图
２１边界层网格．
采用１５／模型，计算区域包括风洞和车身。计算模型人口条件为质量流量５．７ｇｓ以保证风洞试验４２ｋ／，段空气平均流速为３ｍｓ０／。出口条件为参考压力Ｐ＝。风洞、面和车身均为固定壁面。计算区域０地如图２所示。沿车身表面共设６个压力测试点，５图
３０５３００２０５
整个三维数字模拟的结果。２１１Ｙ对ｋｓ湍流模型计算精度的影响．．－对于ｋ６系列湍流模型，近壁面采用直接数－若
值求解，通常要求Ｙ１外流场模拟中会因网格数＜，目巨大而无法实现，同时为了减小其黏性层内精度
究方法主要有风洞试验法和数值模拟法。相对于耗
误差。本文中使用Ｓ／ｅａＣＴｔ软件对汽车进行三维数ｒ值模拟，通过计算值和试验值在汽车升阻系数、表面压力分布和表面流线等方面的对比，讨和分析网探格（离散）和湍流模型对计算结果的影响。
ｔｅｔｔｌｔｉｋｅｓｎｈｓｃａｉｏｓｎｂｏｎｒａｅｓｈｕｄｂｃｎｔｏｌｄｗｉｉｏｒｓｏｄｎｈｏａｈｃｎｓａｄｔｅａｐｅｔｒｔｏｆｍｅｈｉｕｄａｙｌｙｒ，ｓｏｌｅｏｒｌｅｔｎａｃｒｅｐｎｉｇｈｒｎｅＳｓｔｃｉｖｉｈｒｃｍｐｔｔｎａｃｒｃａｇＯａｏａｈｅｅｈｇｅｏｕａｉｃｕａｙ；ｔｅｃｍｐｔｔｏａｒｏｌｒｄｃｔｈｅｉｅｎｆｍｅｏｈｏｕａｉｎｌｅｒｒｗｉｅｕｅｗｉｔｅｒｆｎｍｅｔｏ — ｌｈｓｅｎｔｒｕｅｔａｅｈｓｉｕｂｌｎｒａ；ａｄｔＴ－ｔｒｕｅｃｍｏｅｏｉｅｔＬｎｈｅＳＳｋｗｕｂｌｎｅｄｌｃｍｂｎｄｗｉｈＲＮｄｐｉｅａａｔｖｗａｌｆｃｉｎｃｎｏｔｉｌｕｎｔｏａｂａｎｍｏｅａｃｒｔｅｕｔｈｎｓａｄｒ一ｔｒｌｎｅｍｏｅ．ｒｃｕａｅｒｓｌｓｔａｔｎａｄｕｂｕｅｃｄ１
费巨大的模型和实车风洞试验，字模拟在试验周数
期、成本和适用范围等方面有巨大的优势。但由于
现阶段流体力学湍流理论和计算机性能的限制，数值模拟也须基于风洞试验结果进行研究和探索。
１几何模型和边界条件
本文中使用的汽车模型是日本２０２００４— ０５年
一０２６０３．７／．％
２２５８
ａ２１７３
０Ｏ．５
Ｏ１．
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１１５．９
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１５一６０
关键词：车；汽数值模拟；Ｆ湍流模型；界层；ＣＤ；边误差分析
ＮｕｒｃｌＳｍｕａｉｎｏｔｒａｌｗｉｌｏｎｍｅｉａｉｌｔｏｆＥｘｅｎｌＦ０ＦｅｄＡｒｕｄＬｗａｒａｄＩｓＥｒｏａｙｉｏＤｒｇＣａｎｔｒｒＡｎｌｓｓ
圊壁
现普遍认为Ｙ＜１．１６时网格节点位于黏性层内；Ｙ３网格节点位于对数律层内；１６＜＜３＞０时１．Ｙ０
时网格节点位于从黏性层向对数律层的过渡区域内。Ｙ值会影响近壁面处理的精确性，从而影响到
图２计算区域
２Ｏｓｋｉｅｓｔ，Ｏｓｋ５５—０７，Ｊｐｎ．ａａＵｎｖｒｉｙａａ６８ａａ
［ｂｔｃ］Ｂｏｐｒｇｈｍｌｉｓｌｗｔｔｔａ，ｈｆｃｅｎｒｕｎｅｏｅｏＡｓａｔｒｙｍａｎｅｉｕｔｎｒｕｉｓｄｔｔｅｅｔｏｍｓａｄｔｂｌｃｄｌｎｃｉｔｓａｏｅｔｈｅａｅｆｓｆｈｕｅｍ
Ｋｅｗｏｄ：ｖｈｃｅ；ｎｍｅｉａｉｕａｉｎ；ＣＦ；ｔｒｕｅｃｏｅ；ｂｕｄｒａｅｙｒｓｅｉｌｕｒｃｌｍｌｔｓｏＤｕｂｎｅｍｄｌｏｎａｙｌｙｒ；ｅｒｒａａｙｉｌｒｏｎｌｓｓ
３示出其中１测点。０个
湍流模型是针对充分发展的湍流流动建立的，因此不适用于近壁面低雷诺数流动的计算。近壁面处理常用两种方法，一种是壁面函数法，另一种是直
接数值求解法。不同的近壁面处理方法对Ｙ值有
ｔｅａｃｒｃｆｃｍｐｔｔｎａｅｉｖｓｇｔｄＴｅｒｓｌｈｗｔａｏｉｅｅｔｕｂｌｎｅｍｏｅｓｈｖｌｅｈｃｕａｙｏｏｕａｉｒｎｅｔａｅ．ｈｅｕｔｓｏｈｔｒｄｆｒｎｒｕｅｃｄｌ，ｔｅＹａｕ，ｏｉｓｆｆｔ
较低带来的影响，－型的近壁面处理通常采用对ｋ６模数律壁面函数法。对数律壁面函数法的基本思想是在湍流核心区