SJ-JG-51-2011造型阶段汽车空气动力学CFD分析建模规范.doc

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编号

SJ-JG-51-2011

代替

CAE/BZ052.01.0-2006

规范等级

三级规范

XXX股份有限公司内部技术规范

造型阶段汽车空气动力学CFD分析

建模规范

ModelStandardforAerodynamicsCFDAnalysisofCar

2011-04-20发布2010-06-25实施

XXX股份有限公司发布

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前言

本规范是为指导汽车空气动力学CFD分析建模而建立的，通过该规范达到汽车空气动力学CFD网格划分标准化的目的。

本规范代替《汽车空气动力学CFD分析建模规范》（CAE/BZ052.01.0-2006），与《汽车空气动力学CFD分析建模规范》（CAE/BZ052.01.0-2006）相比主要变化如下：

1、计算域的调整；

2、车体表面网格和空间体网格尺寸变化；

3、空间加密区域的调整。

本规范由汽车工程研究总院标准所管理。

本规范由汽车工程研究总院CAE工程负责起草。

造型阶段汽车空气动力学CFD分析建模规范

1.适用范围

本规范适用于XXX汽车工程研究总院乘用车、小型卡车空气动力学CFD分析的建模。

本规范只适用于造型阶段的空气动力学分析建模。

本规范只适用于STARCCM+。

本规范只适用于Realizablek-epsilon湍流模型。

2基本内容

汽车空气动力学CFD分析建模工作主要包括几何模型准备、计算区域的确定、网格划分。

2.1几何数据准备

造型阶段的汽车空气动力学分析，主要目的是对车身的空气动力学进行评估和优化，并不考虑详细的底盘系统对空气动力学性能的影响，几何数据是由造型表面（车身A级外表面或CAS面）组成，包括车身、后视镜、轮胎、地板，几何模型如图1、2所示。

图1车身表面数据

图2车身地板

2.2几何数据处理

汽车造型阶段空气动力学分析与不考虑发动机舱内的流动，所以需要封闭发动机舱进风口。

如果汽车车体对称，则可以只对整车的一半建立模型计算；如果不对称，则需对整车建立模型计算。

对轮胎外部进行封闭处理，处理前后的模型如图3所示。

处理前处理后

图3轮胎处理

轮胎与地面接触的处理。如果轮胎直接与地面相切，则相切处周围的网格质量会很差，为了提高网格质量，用与地面平行的面切削掉轮胎径向10mm后再建立连接地面和轮胎的圆柱模型，如图4所示。

图4轮胎与地面接触的处理

要求车身表面数据无缝隙存在。

2.3计算区域的确定

2.3.1车体计算域

在车体的外部建立长方体空腔，模拟风洞试验区域，区域大小如图5所示。

8m

8m

图5计算区域的确定

2.3.2车体底部加密区

为确保能准确模型车体底部气流，要对车体底部网格进行加密。因此，需要对车体底部壁面进行单独分块，分块方法如图6所示。

图6车体底部网格加密区

2.4网格划分

2.4.1面网格划分

表面网格大小设置

在前处理软件中对处理好的几何进行面网格划分，面网格的大小要能保持车体的几何特征。面网格推荐值：车体表面8~15mm，后视镜等零部件3~5mm。

将处理后的面网格以nas格式导入STARCCM中进行面网格处理。此时的面网格无自由边，无需包面只需进行网格重构（surfaceremesh）即可。

网格重构尺寸：

车体部件

网格尺寸

车体

8~24mm

后视镜

5~8mm

门把手

3~5mm

车体底部加密区

25~100mm

计算域表面

400mm

车体表面如有其他几何体征较小的部件（如：微型客车的雨水槽等部件），面网格尺寸以保持其几何特性为前提。

特征线（FeatureCurves）的选择

特征线的选择主要是为确保几何形状，在尾翼、轮眉等几何特征突出部位均要选取特征线。图7为尾翼处特征线有无对面网格的影响。

a无特征线b有特征线（红色为特征线）

图7特征线对面网格的影响

2.4.2

在STARCCM中空气动力学体网格采用TRIM网格，TRIM网格的划分时需要对车体表面网格的大小进行设置，尺寸与面网格重构尺寸相同。其中，最大体网格尺寸为400mm*400mm*400mm。

车体壁面附近网格划分

汽车空气阻力的摩擦阻力，可以直接归因于边界层粘性作用的那一部分。从图8可以看出，在轻型地面