基于车身绕流的低雷诺数湍流模型改进研究

发布时间：2024-12-07 07:11

　　 本文将汽车绕流模块化为各典型局部流动,通过常用湍流模型对各典型局部流动进行数值模拟,结果验证了湍流模型对转捩的捕捉能力是准确模拟汽车绕流的关键.在分析汽车绕流分离及转捩机理的基础上,优化了稳态和瞬态求解方法,改进了湍流模型对转捩的预测能力,进而提高了湍流模型在汽车流场模拟上的精度.针对汽车绕流的稳态问题,将流线曲率因子及响应阈值引入LRN k-ε(low Reynolds number k-ε)模型,获得了一种能够更准确预测转捩的改进低雷诺数湍流模型(modified LRN k-ε),改善了原模型对湍流耗散率的过强依赖性及全应力发展预测不足等问题;针对汽车绕流瞬态求解,通过分析RANS/LES混合湍流模型的构造思想及特点,引入约束大涡模拟方法,结合本文提出的改进的LRN k-ε湍流模型,提出了一种能准确捕捉转捩现象的转捩LRN CLES模型.分别将改进的模型用于某实车外流场和风振噪声仿真中,通过Ansys Fluent求解器计算,并将计算结果与常用湍流模型的仿真结果、HD-2风洞试验结果和实车道路实验结果进行对比,表明改进后的湍流模型能够更准确模拟复杂实车的稳态和瞬态特性,为汽车气动...

【文章页数】：12 页

【部分图文】：

图1 近似简易模型计算结果

采用大涡模拟方法[5]对平板流、前台阶流、射流、后台阶流及突缩流的绕流机理进行数值研究,如图1，常用可实现的k-ε湍流模型[6]计算结果被引入作为对比.对比分析发现：由于层流湍流转捩导致表面摩擦系数发生突变，LES和可实现的k-ε湍流模型在突变处有显著不同，因此可推测湍流模型对转....

图2 常用湍流模型计算结果对比

由于低雷诺数湍流模型将N-S方程解析至壁面[13]，避免了经验式壁面函数的引入，有助于揭示近壁面区流动机理，并对转捩有巨大预测潜力，本文引入低雷诺数k-ε湍流模型[11]，并对其进行转捩修正.全应力限制方法[14]使k-ω模型获得了良好模拟转捩的能力，将此方法应用于LRNk-ε....

图3 试验模型

本节将具备主流三厢轿车造型的某实车模型及其HD-2风洞实验数据引入以验证改进的LRNk-ε模型及标准化数值求解体系.4.2.1网格类型选择

图4 最简实车模型的非结构(左)与结构网格(右)

引入课题组前期某最简实车模型风洞实验数据[27]，基于改进的LRNk-ε模型，分别利用非结构网格及结构网格进行仿真分析，如图4所示.由表1结果可知，即在不考虑模型网格划分难易的情况下，非结构也能较快收敛，且得到较为准确的计算结果.因此，后续实车仿真模型采用非结构网格划分.4.2....

本文编号：4015008