基于CFD的汽车外流场数值模拟的发展概述

介绍了国内外在应用计算流体力学(Calculation Fluid Dynamics)对车身外流场数值模拟的研究发展状况.如今,国外CFD软件正朝全自动划分网格、高速高精度的计算方面发展,而国内对CFD的研究发展还处于一个初级水平.归纳了可用于汽车外流场数值模拟的方法及特点,最后指出了汽车外流场数值模拟目前面临的主要问题和发展趋势.     

基于Fluent的汽车外流场特性研究

空气的流场特性能够直接影响汽车行驶的稳定性以及其燃油经济性。通过对某轿车整车模型进行简化,在Fluent应用软件的基础上,利用混合网格划分的方法,对轿车外围流场的分布特性进行研究分析,并对比研究了汽车在无轮和有轮情况下流场的差异,为汽车外流场特性研究提供了理论依据。     

太阳能干燥室内部气流场分布CFD数值模拟

为研究太阳能干燥室内气流场分布和构建气流运动模型,基于计算流体动力学(CFD)技术,运用标准k-ε模型对给定的不同气流速度对干燥室内气流分布的影响进行数值模拟.结果表明,与气流速度2 m/s和10 m/s相比,气流速度为6 m/s时干燥室内的速度分布满足要求,且气流分布更为均匀.     

汽车尾部外流场数值模拟

汽车尾部造型时汽车空气动力学特性有很大的影响.绕汽车的流场在其尾部形成复杂的尾迹.在原始模型的基础上建立了三种不同尾部造型模型,应用FLUENT软件对不同尾部造型的尾部流场进行了数值模拟,得到了相应的阻力系数和尾部流场特性.通过对不同模型的流速和流线分布、湍流动能及不同横向截面涡系的比较分析,尾迹形状可以分为两类,讨论了不同尾部造型对尾部流场的影响,得出了较理想的尾部造型形式.在计算过程中,采用移动地面条件进行地面效应的模拟,提高了计算精度,结果可以为汽车设计提供参考依据.     

皮卡车外流场数值模拟及分析

汽车空气动力学特性对经济性、动力性以及行驶的稳定性有很大的影响。首先利用CFD软件fluent对皮卡车的外流场进行模拟,得到了对称面车身上下表面压力分布和尾流流场结构,数值模拟结果与风洞试验结果吻合较好。然后对皮卡驾驶室顶棚作了改进,得到了满足设计要求的流场性能,为汽车设计开发人员优化产品设计提供了汽车空气动力学方面的依据。     

轿车外流场网格生成策略及数值模拟

采用3种网格策略对某轿车外流场进行数值模拟研究,并应用商业CFD软件STAR—CD进行求解。根据计算过程和结果,分析不同网格策略的效果,论述3种网格策略的特点。数值模拟中考虑了车轮旋转和车轮固定两种边界条件,并将数值计算结果与试验数据进行了对比分析,探讨了高雷诺数k-ε湍流模型的计算精度。     

基于ANSYS CFD的厢式货车外流场的数值分析

运用有限元计算流体力学分析软件ANSYS CFX,采用其所带的SST模型,对厢式货车的外流场进行了数值模拟,计算出其气动阻力,与试验结果进行了对比,有较好的模拟精度。分析了厢式货车的压强分布云图和外流场流线图,为其减阻节能技术提供了参考。     

基于CFD技术的核电站上充泵全流场数值模拟

为研究核电站上充泵内部流动规律,基于计算流体动力学（CFD）技术,采用Reynolds时均N-S方程和标准k-ε湍流模型,压力、速度耦合使用SIMPLEC算法,对1 000 MW核电站离心式上充泵全流场的三维定常湍流进行数值模拟,得到上充泵各级叶轮-导叶内部的速度、静压以及湍动能分布图,并对其内部流动状态进行分析.在数值模拟的基础之上,对4级上充泵样机进行了性能试验,并且换算成12级实型泵的性能,将性能试验结果和模拟性能预测结果进行对比.数值模拟结果表明：在叶轮、导叶间隙处出现局部低压区;叶轮出口和导叶进口交界区域速度分布不均匀,局部区域有逆流和旋涡,造成部分水力损失;叶轮出口和导叶进口处的湍动能较大,且分布极不规律,有较大的能量损失.从数值模拟的结果可以得到上充泵内部流动水力损失严重的区域,为进一步优化上充泵的设计提供参考.数值模拟和试验两者的结果吻合较好,验证了计算模型和换算结果的正确性.     

基于CFD畜禽车厢体内温度场和速度场的模拟

为避免畜禽运输车在运输过程中因气流不均导致家禽损失,利用CFD模拟方法对畜禽运输车封闭式厢体内的温度场和速度场进行仿真分析。模拟结果表明,温度、风速较大的区域主要集中在每一层的第3、第4栏中,速度分布模拟值与实测值的相对误差范围为2.7%~5.1%,温度分布模拟值与实测值相对误差为1.2%~4.1%。模拟的气流速度和温度与实测的气流速度和温度值有着相同的变化规律,其中实测值与模拟值的最大误差不超过2℃,但由于气流的不均匀,高温仍集中在每一层的尾部。使用CFD模拟方法能够真实表达畜禽运输车厢体内气流状态,对厢体内温度场和气流场的模拟是一种有效的方法。     

切向旋风分离器内部流场的数值模拟及试验研究

分析了湍流中的计算流体动力学（CFD）模型，然后用介于ASM和RSM之间的一个混和模型，对切向分离器中的流场进行了理论计算，得出了切向分离器中的流场分布结果。然后用激光多普勒装置试验测试了分离器中的速度分布，根据试验结果，评判了分离模型，并分析了旋风分离器进口区域附近流场的轴对称性。     

基于CFD的冷藏车车厢内部温度场空间分布数值模拟

以短距离运输冷藏车为研究对象,建立了求解车厢温度场分布的计算模型。模型以车厢内冷气出风口风速、空气温度、车厢壁面以及货物区温度作为初始边界条件,采用计算流体力学（CFD）非稳态剪切压力传输（SST）k-ω模 型,模拟不同边界条件和货物不同堆栈方式车厢内温度场分布情况;在特定边界条件下,交替改变出风口风速和货物堆栈方式,通过对比分析,确定最佳出风口风速和货物堆栈方式。结果表明当风速为5m/s,堆栈方式为中间及两侧留空时冷藏车厢体内温度场分布均匀性最佳。经试验验证,模拟结果与实测结果基本吻合,温度平均绝对误差不高于1℃。     

猕猴桃冷库内流场的CFD模拟

以一间实际装配式猕猴桃冷库为研究对象,建立了该冷库的三维物理模型和标准k-ε湍流数学模型。应用SIMPLE算法求解微分方程,对冷库进行三维数值模拟,获取冷库内部三维温度场、速度和压力场的信息,通过分析特定截面,模拟结果与实测值大致吻合。另外,通过改变冷风机条件和货物堆放方式,模拟其温度场的变化,讨论了这些因素对冷库温度场变化的影响情况。研究表明,CFD数值模拟在猕猴桃冷库内流场设计中的应用是切实可行的。     

迷宫滴头CFD分析方法研究

利用计算流体动力学CFD软件对3种不同流道结构的迷宫滴头进行了水力特性的数值模拟,得到了滴头流道内部的压力和流速分布,预测了滴头压力流量关系,同时将预测值与实测值进行比较。分析了现有CFD方法在预测迷宫滴头水力性能方面的优势,以及导致预测结果存在一定偏差的原因。对比了不同湍流模型、不同网格密度等因素对滴头内部流场计算结果的影响,提出了今后开展滴头CFD研究的发展方向。     

环流风机布置对温室内流场影响的CFD模拟

为了解大肩高连栋玻璃温室夏季机械通风时室内流场分布,提高机械通风的降温效果,建立了6m肩高温室机械通风工况下的CFD模型,并对模拟结果进行了试验验证,结果表明:模拟值和试验值的最大相对误差为6. 70%,平均相对误差为2. 87%,显示CFD数值模型有效。在CFD模型基础上,进一步对不同环流风机布置下机械通风的降温效果进行了分析,结果表明:使用环流风机可提高机械通风的降温范围,在湿帘风机方向上实现气流的"接力",温室作物冠层南北温度差减小0. 5℃,32℃以下区域增加了20%;在环流风机安装方向上,不同横向截面上反向布置时室内冷热空气混合更好,室内温度分布更加均匀。     

基于结构化网格的离心泵全流场数值模拟

采用计算流体力学(CFD)方法对全流场模型下离心泵的性能进行了分析。阐述了离心泵计算区域的拓扑块生成和结构化网格划分方法;分析了全流场模型和非全流场模型的数值模拟结果,并比较两者产生差异的原因。证实了腔体的存在对模拟结果的影响,得到的全流场数值模拟性能预测精度优于非全流场数值模拟,其流态分布也存在显著的差别,并获得了口环泄漏量与离心泵流量和扬程的关系。将离心泵全流场模型的模拟结果与试验值进行了对比:设计工况点(Qd),离心泵的扬程相对误差为0.79%,效率相对误差为0.9%,模拟结果和试验结果比较接近;在0.2Qd时,扬程相对误差为6.24%,效率相对误差为9.61%,极小流量点的数值模拟精度有待提高。     

变螺距诱导轮流场的数值模拟

在泵叶轮进口前置变螺距诱导轮能有效地提高泵机组的抗汽蚀性能。基于CFD技术,采用Fluent软件对变螺距诱导轮进行几何建模、选定边界条件等,数值模拟计算其内部流场。结合变螺距诱导轮的实例,给出了变螺距诱导轮内部速度与压力的分布情况以及粒子流动迹线图,得到了其内部流场的主要特征。     

全射流喷头内部流场计算流体动力学数值模拟

建立了全射流喷头内部流场的CFD数值模型,并对喷头的流量压力关系、喷头附壁情况下附壁点的位置进行了数值模拟计算。CFD计算值与实验测量值对比结果表明,CFD计算得到的3种喷头流量值与实验测量值的平均偏差小于5％,附壁点计算值与实验测量值平均偏差小于5％。说明采用CFD方法能较好地反映喷头的内部流动情况,根据数值模拟最终得到全射流喷头内部流场在直射和附壁状态下的速度矢量图。