主动进气格栅(AGS)对汽车风阻特性的影响分析培训讲学.pdf

精品文档 0 前言 车辆空气动力学特性直接影响车辆的动力性、燃油经济性、操纵 稳定性、乘坐舒适性和行驶安全性。 车辆的气动阻力与车速的平方成正比， 且气 动阻力所消耗的功率和燃油又与车速的立方成正比。 因此，通过空气动力学研究 降低气动阻力、 提高 发动机 燃烧效率， 不仅能提高车辆的空气动力学特性， 还可 以改善车辆的燃油经济性。 车辆行驶的气动阻力由压差阻力、摩擦阻力、诱导阻力、干涉阻力和内 流阻力五部分组成。 以前主要通过改进车身局部造型改善近车体气流流动状况降 低压差阻力。 但随着研究的深入， 对汽车局部细节的改型已日趋成熟， 大幅度的 降低压差阻力变得相当困难。研究表明，内流阻力约占汽车总气动阻力的 10%～ 18%，主要是由于气流通过车辆的冷却系统引起的。因此，改善发动机舱内部流 场结构作为减阻的方案是合理可行的。 智能格栅是汽车进气格栅装置的一种， 安装在散热器前方的格栅口位置。 相对普通的进气格栅，智能格栅具有可以旋转 90°的电动叶片，可以根据发动 机水温的高低及时调整进气格栅的进气角度， 具有降低汽车风阻系数、 缩短发动 机升温时间、降低油耗、提高汽车动力性能等特点。 如在拥堵路况下低速行驶时， 进气格栅会主动开启； 当车辆在高速道路保持稳定速度行驶时， 进气格栅会自动 关闭以获得更好的空气动力表现，提高燃油经济性。 本文利用 star ccm+ 对某车辆智能格栅不同开启角度（全关 0 °、20 °、 40 °、60°、80°、全开 90°）的气动阻力系数变化进行仿真分析，研究智能 格栅对车辆整车风阻系数及机舱内流动的影口向。 1 数值计算分析 1.1 几何模型的建立 精品文档 精品文档 本文基于某车辆建立了加装智能格栅的分析模型。模型在建立过程中基 本保证了与实车的一致性，包括雨刮器、后视镜、发动机舱、底盘、轮胎等复杂 的结构。 发动机舱内部结构十分复杂，存在着许多的油、水、电管道和电缆，为 反映发动机舱内真实的流动特性， 本文分析保留了发动机舱内部结构的真实形状， 并建立计算所用的 CAD模型。建模主要考虑了冷却系统、发动机体、电器系统、 发动机底护板以及发动机舱内表面模型等， 对于一些对流动影响不大的管道、 电 线等，只做了适当的简化处理， 仍然保留了所有对发动机舱内部流动分析有影响 的几何特征。发动机舱内部模型及智能格栅模型如图 1 所示。 图 1 发动机舱内部模型及智能格栅模型示意图 1.2 计算域的确定及网格划分 为了使计算结果更接近于汽车行驶的真实环境，对计算域的基本要求就 是：计算域的边界不能对流场形成干涉， 也就是说使车辆受到影响的流场完全包 括在计算域内。本文仿真采用的计算域为包围车辆模型的长方体，长约为 11 倍 精品文档 精品文档 车长，其中车辆车头距计算域入口为 3 倍车长；宽约为 11 倍车宽；计算域高约 为 6 倍车高，如图 2 所示。 图 2 计算域示意图 采用切割体网格 (Trimmed Mesh) 对整个计算流体域进行网格划分，对发 动机舱区域使用密度盒进行加密。整车发动机舱纵对称面体网格如图 3 所示。