基于准k_v_2_LES模型的汽车外流场数值模拟_汪怡平

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某轿车发动机舱热流场实例研究

某轿车发动机舱热流场实例研究荣升格;施帆君;汪婧;张胜【摘要】某轿车在进行整车冷却温度场试验时,发现其发动机舱内进气口、散热器风扇表面、转速传感器、蓄电池表面等零部件温度值均超其设计耐热极限值,为了解决这一问题,通过计算机模拟,运用流体分析Fluent软件对发动机舱进行热流场仿真分析,发现发动机舱内部流场回流严重,通过优化分析,增加泡沫缓冲块以及封堵前格栅盖板后,发动机舱内部回流现象被有效控制.【期刊名称】《重庆工商大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(034)005【总页数】7页(P88-94)【关键词】冷却温度场;计算机仿真;热流场【作者】荣升格;施帆君;汪婧;张胜【作者单位】芜湖凯翼汽车有限公司,安徽芜湖241000;芜湖凯翼汽车有限公司,安徽芜湖241000;安徽工程大学计算机与信息学院,安徽芜湖241000;芜湖凯翼汽车有限公司,安徽芜湖241000【正文语种】中文【中图分类】TH164近年来，伴随国内经济的高速发展，轿车普及速度越来越快，消费人群的分布也从单一型走向多元型，同时国内环境气候温度带分布广泛，南北地区温度极差较大，对于轿车使用工况也复杂得多，通过整车温度场试验考察轿车在不同工况下冷却性能以及零部件热害值[1]，已成为主机厂不可或缺的一项基本试验要求。

对于小型轿车而言，发动机舱布置较为紧凑，且为半封闭式空间，不合理的布置空间[2]会导致舱内热空气回流，零部件工作温度提高，使用寿命缩短；相关文献提出[3-5]，发动机舱内温度过高，直接影响整车动力性，同时空燃比减小，整车油耗增加。

因此，合理布置发动机舱附件是影响整车动力性、经济性的重要条件。

以某A0级轿车为例，在开发过程中进行整车温度场试验。

其中试验条件：怠速工况以及行驶工况(速度40 km/h)，环境温度38℃。

试验结果表明:怠速和行驶条件下该轿车发动机舱内部分附件温度超标，整车温度场试验结果如表1所示。

从试验结论中可以看出，无论是怠速条件还是行驶过程中，发动机周边附件温度均为超标，进气口温度超出设计温度7 ℃～10 ℃，进气温度过高会直接导致整车动力性、经济性下降。

32.应用STAR-CCM+对汽车外流场进行分析

应用STAR-CCM+对汽车外流场进行分析Vehicle External Flow Analysis by STAR-CCM+赵志明崔津楠贾宏涛长安汽车股份有限公司汽车工程研究院CAE所摘要：本文利用STAR-CCM+对长安自主品牌汽车某车型的1：3缩比模型进行了汽车外流场CFD计算，得出风阻系数和升力系数，并与实验结果进行了对比。

关键词：汽车外流场 CFD STAR-CCM+Abstract: The external flow simulation of a clay model, which was a 1:3 scale model of a CHANA vehicle, was carried out by STAR-CCM+. The main parameters, the drag coefficient and lift coefficient, had been calculated by CFD and the simulation was compared with the experiment. Keyword: vehicle external flow CFD STAR-CCM+1 前言随着汽车工业的迅速发展，汽车舒适性、环保、节能等成为衡量汽车品质的重要指标。

汽车空气动力特性是汽车的重要特征之一，它直接影响汽车的动力性、燃油经济性、操作稳定性、舒适性和安全性。

通过汽车空气动力学研究来降低气动阻力、提高发动机燃烧效率、改进发动机冷却效果，不仅可以提高汽车动力性，而且还可以改善其燃油经济性。

对于高速行驶的汽车，气动力对其各性能的影响占主导地位，所以良好的空气动力稳定性是汽车高速、安全行驶的前提。

计算流体力学在汽车开发中有着重要的作用，特别是在开发前期，对造型设计有着至关重要的作用，可以说计算流体力学主导整个设计过程。

在产品开发后期，进行计算流体力学验证也是必不可少的环节。

F1赛车气动特性的CFD仿真和试验研究

F1赛车气动特性的CFD仿真和试验研究
潘小卫;谷正气;何忆斌;汪怡平
【期刊名称】《汽车工程》
【年(卷),期】2009(031)003
【摘要】选用Realizable k-ε模型和非平衡壁面函数,建立一款F1赛车的外表面及其外流场模型,对其进行流体动力学仿真,求得气动阻力和升力系数,并与风洞试验结果做了比较.结果表明:CFD仿真结果和风洞试验结果很接近,且该款F1赛车具有较好的气动特性.
【总页数】4页(P274-277)
【作者】潘小卫;谷正气;何忆斌;汪怡平
【作者单位】湖南大学,汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙,410082;湖南大学,汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙,410082;湖南大学,汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙,410082;湖南大学,汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙,410082
【正文语种】中文
【中图分类】U4
【相关文献】
1.F1赛车底盘下的空气动力学 [J], 龙人
2.空气动力学在F1赛车上的运用 [J], 宋涛;胡瑞;刘建军;邹佳林
3.空气动力学在F1赛车上的运用 [J], 宋涛;胡瑞
4.高速列车通过隧道时气动阻力特性的CFD仿真分析 [J], 王一伟;杨国伟;黄晨光
5.高速列车通过隧道时气动阻力特性的CFD仿真分析 [J], 王一伟;杨国伟;黄晨光因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于内外流场仿真分析对整车性能研究和优化

基于内外流场仿真分析对整车性能研究和优化作者：宋瀚王小碧肖能龚侃汪沛伟来源：《汽车科技》2016年第05期摘要：采用STAR-CCM+软件对汽车内外流场进行仿真分析，判断影响整车性能的布置和造型设计要素。

在整车开发设计阶段，通过对机舱内外气体的模拟仿真，得出造型及布置是否满足外部流场压力和舱内进风量设计要求，是否满足整车动力性、经济性等指标。

关键词：STAR-CCM+；流场；造型；整车性能中图分类号：U462 文献标识码：A 文章编号：1005-2550（2016）05-0046-04Abstract： Simulation analysis of the full flow field of a passenger vehicle by using STAR-CCM+. We can determine the layout and design elements that effect vehicle performance Whether to meet the vehicle power and economic indicators should be estimated according to simulation results. Those results can provide the basis of the further optimization of engine bay arrangement and styling in the design.Key Words： STAR-CCM+； flow field； Styling； vehicle performance1 引言在整车开发设计阶段，外部流场与整车外观造型有着密切关系，机舱内部流场影响机舱内各部件的性能状态。

由于气流的不确定性和整车自身系统模块化，整车内外环境都易存在“气体回流”和“局部漩涡”现象，影响发动机、冷却及空调系统等性能指标达成。

基于CFD的三种轿车模型外流场仿真及气动性能比较

基于CFD的三种轿车模型外流场仿真及气动性能比较武浩浩【摘要】建立直背式、快背式和折背式轿车的简化模型,导入Fluent前期处理软件GAMBIT,在GAMBIT中建立汽车绕流场的三维物理模型。

用结构化网格对简化的汽车模型外流场划分网格,在计算流体力学软件FLUENT中采用N-S方程及SIMPLE算法求解阻力和力矩。

模拟出相同速度下三种轿车模型的气动压力场和速度场,计算出气动阻力系数、升力系数及阻力矩系数。

并通过车尾空气流态的模拟,对三种车身空气绕流的空气动力特性进行了研究。

通过比较,解释了这三种车身造型与气动力特性,及气动力特性与汽车性能的关系,为轿车车型产出比的决策及汽车造型优化设计提供参考。

【期刊名称】《管理工程师》【年(卷),期】2011(000)004【总页数】4页(P49-51,66)【关键词】轿车模型;压差阻力;CFD【作者】武浩浩【作者单位】中国矿业大学机电工程学院【正文语种】中文【中图分类】U469.11一、引言国际油价的不断飙升和环境对低碳的要求以及国内汽车行业竞争的日益加剧，提高燃油利用率成了汽车制造业越来越重视的问题。

而汽车在高速行驶时燃油利用率的高低，有很大一部分取决于车身造型的空气动力学特性.现代汽车按美国环保署(EPA)城市/高速公路混合循环的平均能耗分解数据显示，汽车驱动轮有效机械能约53%被用来克服风阻，47%用来克服其他阻力。

在风阻中，有85%左右为压差阻力，其余为空气与车身摩擦产生的阻力。

压差阻力中，汽车尾流占至少90%。

另外车身造型的空气动力学特性还会影响汽车的美观和清洁。

因此，通过研究汽车外流场压力分布求得阻力系数，再进行比较得出几种轿车的空气动力特性，可以使用户对轿车的选购趋于理性，也可以为制造商对不同车型的生产提供决策参考。

二、流场控制方程传统的空气动力学实验多以成本高、周期长、设备庞大的风洞实验为主，但是随着计算机技术的发展，设计人员的研究重点逐渐转向计算流体力学(CFD)及其相关应用软件的开发应用。

某商用客车整车风阻系数CFD仿真分析

ＷｉｎｄｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｃｏｆｅｃｉｅｎｔＣＦＤｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙａｉｓｏｆｓｏｍｅｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｂｕｓＡｂｓｔｒａｃｔ：ＵｓｉｎｇＣＦＤｓｏｆｔｗａｒｅｔｏｄｏａｉｒｄｙｎａｍｉｃａｎａｌｙｓｉｓｏｆｓｏｍｅｃｏｍｍｅｒｉｃａｌｂｕｓ，ｔｈｒｏｕｇｈａｎａｌｙｓｉｓｏｆｃｏｍｐｕｔｅｒｎｕｍｅｒｉｅａ１ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｂｕｓｂｏｄｙｏｕｔｅｒｆｌｏｗｆｉｅｌｄ，ｒｅｓｅａｒｃｈｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｉｔｓｐｎｅｕｍａｔｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃａｎｄｏｕｔｅｒｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ，ｃａｌｃｕｌａｔｅｉｔｓｗｉｎｄｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｃｏｆｆｅｃｉｅｎｔ，ｐｒｏｖｉｄｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｅｖｉｄｅｎｃｅｏｆｍｏｄｅｌｉｎｇｄｅｓｉｇｎ．ｎｅｗｐｒｏｄｕｃｔｄｅｖｅｌｏｐｅｎｔａｎｄｐｒｏｄｕｃｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｉｒｄｙｎａｍｉｃ，ＣＦＤ，ｗｉｎｄｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｃｏｆｅｃｉｅｎｔ，ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｖｅｈｉｃｌｅ，ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ
＿７．／ＯｕＯｕ＼，、
－ｐｕｕｊ＝１．ｔｔｌ＋Ｊ— ｋｔ３
模型的任务就是给出计算湍流粘性系数的方法。根据建立模型所需要的微分方程的数目，可以分为零方程模型（代数方程模型），单方程模型和双方程模型。
第二类是抛弃了湍流输运系数的概念，直接建立湍流应力和其它二阶关联量的输运方程。
第三类是大涡模拟。前两类是以湍流的统计结构为基础，对所有涡旋进行统计平均。大涡模拟把湍流分成大尺度湍流和小尺度湍流，通过求解三维经过修

轿车的外流场CFD模拟与气动特性分析（可编辑）

轿车的外流场CFD模拟与气动特性分析学校代号:学号:密级:公开兰州理工大学硕士学位论文轿车的外流场模拟与气动特性分析堂僮由遣厶筵刍型连这昱垣丝刍壁驱鏊圭盘麴援埴差皇僮狃电王猩堂暄童些刍整奎牺王程诠窒握童旦期三生垒旦旦迨窒筌鲎旦塑至三生鱼旦墨旦筌燮委基金圭度??一..●,兰州理工大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

吼洲三年‘月彳日作者签名:罚叛乱学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。

本人授权兰州理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

本学位论文属于、保密口,在年解密后适用本授权书。

,、不保密≤请在以上相应方框内打“√”矿枣畚三作者签名:移期期多年年日日导师签名: ‘/弓岁今夕勿论盯吖/硕士学位论文目录摘要??.插表索引一插图索引?第章绪论.课题研究背景及意义?...课题研究背景..课题研究意义...汽车空气动力特性对经济性的影响?. .国内外研究现状综述?...国内外汽车空气动力学发展现状..国内外汽车流场数值模拟的发展现状?.本文研究内容?.第章汽车空气动力学基础理论??...空气的基本物理属性?...空气的密度..空气的粘度..空气的压缩性.流体与流动的基本特性..理想流体与粘性流体..牛顿流体与非牛顿流体?..可压流体与不可压流体?..定常流与非定常流..层流与湍流.流体力学中的基本方程...连续性方程..伯努利方程.汽车车身扰流与气动理论..气动力与气动力矩??....气动阻力...气动升力及纵倾力矩?...车身表面的压力分布一.本章小结第章汽车外流场数值模拟理论基础..汽车外流场数值模拟特点?..轿车的外流场模拟与气动特性分析.汽车外流场数值模拟的难点...空气的两种近似法?...基本控制方程?..质量守恒方程连续性方程?....动量守恒方程?..能量守恒方程?..数值计算方法?..常用数值计算方法??....有限体积法??...有限体积法的常见离散格式?. ..的求解方法.常用湍流模型....单方程.模型?.. 模型....大涡模拟??..本章小结??..第章外流场数值模拟..几何模型的建立??...计算区域的确定??一.网格的划分?....网格策略....计算网格的生成..边界条件的设定??...求解器的选择....基于压力的求解器??...基于密度的求解器??..湍流模型选取....模型?.. 模型..雷诺应力模型..大涡模拟模型..收敛性判定?...本章小结??..第章模拟结果与分析..原始模型外流场分析?.轿车车身前部结构的气动特性分析..车头后倾角对车身气动特性影响的分析??.硕士学位论文..挡风玻璃与发动机罩的倾斜角对车身气动特性影响的分析..轿车车身尾部结构的气动特性分析....后风窗斜角对整车气动特性影响的分析??....轿车车身尾部上翘角的气动特性分析..轿车离地间隙的气动特性分析??...国产某型家用轿车的气动造型优化设计?...本章小结第章总结与展望??..全文总结.展望?..参考文献?致谢??..附录攻读硕士研究生期间发表的论文??.硕士学位论文摘要汽车空气动力学是研究空气与汽车相对运动时的现象和作用的一门科学。

汽车空调出风管道气动噪声分析与控制

(3)
式中 :δij 为克罗内克系数 ;μt 为亚格子湍流粘性系数 ; S ij 是求解尺度下的应变率张量分量. 11 2 FW2H方程
1969 年 Williams 等利用 Light hill 的声学近似理论推导出了适合流体中运动固体边界条件的
FW2H 方程[9 ] :
1 52 a20 5 t2
-
52 5 x2i
p’
=
5
52 xi5
x
j
{
Tij
H(f)}
-
5 5x
i
[
ni
Pδ(
f
)
f
]
+
5 5t
[ρvnδ(
f
)
f ].
(4)
式中 : p’为声压 ; ni 为表面法向量 ; vn 为法向速度 ; a0
为声速 ; Tij 为 Light hill 张量. 方程右侧 3 项分别代
关键词 :气动噪声 ;计算流体力学 ;大涡模拟 ; FW H 声学模型 ;直接边界元中图分类号 : U461. 1 文献标识码 :A
Numerical Analysis and Cont rol of t he Aerodynamic Noise of Auto motive HVAC Duct
26
湖南大学学报 (自然科学版)
2010 年
图 1 分析流程图 Fig. 1 The analysis flowchart
有采样频率的一半. 气动噪声是宽频带噪声且能量主要集中在中低频 ,因此本次计算的最高频率设定为 1 000 Hz ,对应的时间步长为0. 000 5 s. 因此总步数为2 000步 ,每时间步 20 次迭代. 3. 1. 3 仿真结果分析

汽车外流场分析.pdf

汽车外流场分析Vehicle External Flow Analysis黄涛，张鲲鹏，戴轶（上汽集团股份有限公司技术中心/安全与虚拟技术部，上海，201804）摘要：该文以上汽自主品牌某车型为案例, 对汽车外流场CFD计算分析过程与结果做了通用性的描述，通过与实验和设计数据进行对比，得到了比较合理的结果. 文章对于汽车虚拟技术平台CFD分析应用流程做了初步的归纳与总结, 能给自主品牌汽车以后相关的分析设计流程以参考性的建议。

关键词：汽车外流场、CFD、Starccm+AbstractAn external flow analysis of a self-owned brand vehicle of SAIC has been carried out to investigate the aerodynamic performance. A general and constructive CFD analysis method of vehicle external flow has been described. Compared with the value of the design target and the vehicle test, reasonable results can be achieved. In this article, CFD analysis workflow has been concluded and summarized initially to well establish the virtual technology platform of vehicle, which promotes the establishment of the related analysis workflow and the development of self-owned brand.Keyword: vehicle external flow, CFD, Starccm+1 引言随着汽车工业的快速发展，对汽车的设计要求越来越高，对汽车舒适性、环保、节能等成为衡量汽车品质的一些重要标准。

汽车车身外流场计算模型及仿真

汽车车身外流场计算模型及仿真引言汽车在行驶的过程中不可避免的要与周边空气发生相互作用，随着车速的增加，这种相互作用会愈加的剧烈。

空气对在行驶中的汽车施加力和力矩，从而影响汽车的行驶。

所以，在汽车开发过程中，研究并优化汽车的空气动力性能非常重要。

另外，汽车的空气动力学性能不仅影响着汽车的燃油经济性，同时也对汽车的动力性、稳定性和操作性等方面有着巨大的影响，所以现代汽车设计越来越关注汽车的空气动力性能研究。

随着计算机技术的迅猛发展，对汽车结构分析的技术已基本成熟，且对更为复杂的流动问题的模拟计算也在不断的发展，其中计算流体力学( Computational Fluid Dynamics 简称CFD) 受到了越来越多的关注。

计算流体力学已从定性的分析发展到定量的计算，其应用也从最初的航空领域不断的扩展到包括汽车在内的多个领域[1-3] 。

新车型的开发过程中，空气动力性能分析是必不可少的。

利用数值模拟的方法对汽车行驶中的外流场进行分析能够用来预测或解决一些理论及实验都无法处理的复杂流动问题，并能取代部分实验环节。

但要求对问题的物理特性有足够的了解，才能建立合适的数学方程及相应的初始、边界条件等，这些都离不开实验和理论方法的支持。

目前，数值方法主要是应用欧拉方程和纳维-斯托克斯方程。

在汽车设计的研究分析领域，数值方法与传统的研究方法相结合，能够有效地改善汽车性能、节约研究资金、提高研究效率。

汽车车身外流场计算模型及仿真是计算流体力学在汽车外流场分析方面的应用研究之一[4-8] 。

本文通过建立汽车车身外流场的计算模型，利用计算流体力学方法和适当的矩阵代数算法，基于Fluent 仿真平台，分析研究汽车车身的空气动力性能。

1 汽车车身绕流的数学模型流场运动中，流场运动基本方程是根据基本物理定律质量守恒、动量守恒、能量守恒定律按一定的流体流动模型推导的。

对于空气来说，当风速小于三分之一声速时，也就是风速小于408km/h，可以认为是不可压缩气体。

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Key words：Turbulence model
Large eddy simulation
Exterior flow field
RANS 模式在非定常模拟方面的不足，使其很难准
0
前言
*
确模拟汽车外部流场的分离特性以及涉及瞬态流场的超车、会车、气动噪声等复杂气动现象。近年来，随着计算机技术的发展，大涡模拟 (Large eddy simulation, LES)逐渐应用到汽车外部流场的数值模拟。大涡模拟是介于直接数值模拟与 RANS 之间的一种湍流数值模拟法[6]，是近年来发展最为迅速的湍流模型，也被认为是最具潜力的湍流数值模拟发
目前，对汽车外部流场的数值模拟大多采用定常的雷诺时均模拟，即 RANS 模式[1-5]，从而获得表征汽车气动特性的时均变量 —— 六分力。由于
中央高校基本科研业务费专项资金(2012-IV-068)和国家自然科学基金 (50975083)资助项目。20120509收到初稿，20120618收到修改稿
k t x j
1
RANS/LES 混合模式概述
1997 年， SPALART 等[7]对机翼绕流进行计算时，在近壁区采用一方程的 Spalart-Allmaras(S-A) 湍流模型进行计算，而在湍流核心区采用 LES 进行计算，这一方式的引入，标志着 RANS/LES 混合模式的诞生。即 RANS 区采用 S-A 方程模型来计算湍流粘度，而 LES 区的亚格子湍流粘度则通过修改方程中的长度尺度来计算。其湍流粘度的输送方程 uj Gν Yk x j t
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
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.
k f * =max C ,1 DES *
式中，为特定耗散率， * 的定义详见文献[8]。得到 SST k - /LES 模型。由此可见，混合模式的关键是 RANS 模型的选择。如果 RANS 模型选择不恰当，得到的计算结果甚至有可能比 RANS 模型还要差 [9] 。 2004 年， NURUL 等[10]采用 S-A、HTM2、Realizable k - 、 RNG k - 、RSM、标准 k - 、SST k - 对汽车外部的空气动力学特性进行了计算。结果表明 SST k - 得到的结果与试验值最吻合。2008 年，何忆斌等[11] 采用 k- -v 2 、SST k - 、标准 k - 对汽车外部稳态流场进行了仿真分析。其结果表明 k- -v 2 更适用于预测汽车外部流场。 1986年，LAUNDER[12]研究低雷诺数的近壁面湍流流动时提出，垂直于壁面的正应力严重影响近壁湍动能的输送，并且对涡粘系数的贡献也很大。根据这一思想，DURBIN[13]构造了一个垂直壁面的正应力 v 2 方程，并结合变形的 k - 湍流模型来封闭 RANS 方程，从而得到 k- -v 2 湍流模型。该模型体现了近壁面湍流的各向异性以及非局部压力应变效应。由于该模型为低雷诺数模型，因此在近壁区不需要壁面函数。从而能更加真实地反映近壁面的流动情况。其控制方程为
邓亚东 1 苏楚奇 1
(1. 武汉理工大学汽车工程学院武汉 430070； 2. 湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙 410082)
摘要：采用 RANS/LES 混合模式对汽车外部的平均流场进行计算分析。采用三方程的 k - - v 2 湍流模型作为 RANS/LES 混合模式中的 RANS 部分。针对 k - - v 2 湍流模型中的正应力( v 2 )输送方程以及用于构造松弛函数 f22 的椭圆方程引起数值计算不稳定等问题，根据 Boussinesq 假设和量纲一分析对微分形式的 v 2 方程进行合理的简化，推导出代数形式的正应力 v 2 方程以及新的湍动粘度方程。最终获得新的准 k - - v 2 /LES 混合模型，并将其应用于汽车外部流场计算仿真中。准 k - - v 2 /LES 模型的控制方程借用商业软件 Fluent 中的 Realizable k - /LES 模型中的 k 方程和方程，并采用 Fluent UDF 将代数形式的 v 2 方程以及新的湍动粘度方程写入计算程序中。计算结果与其他 RANS/LES 混合模型、完全大涡模拟以及风洞试验进行对比分析，结果表明，在同等的计算条件下该混合模型能更加准确且高效地模拟车身表面的气流分离以及尾部流场。关键词：湍流模型中图分类号：U469 大涡模拟外流场
1 xk
cb 2 ) ( xk xk xk
d
2
Yk cw1 f w
f w =g
g r Cw 2 r 6 r

S S f 2 2 v2 d
6 1Cw3 6 6 g Cw3 r 2 S 2 d
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)
尼函数，cb1、cb2、cw1、cw2、cw3、以及为常数，为新的长度尺度，d 为 S-A 模型在 RANS 区所采 d
CDES 为常数，为网格单元在 x、 y、用的长度尺度， z 坐标轴投影最大值。新的长度 d 则是通过与 RANS
长度尺度 d 和网格长度尺度进行比较而得出，即在近壁面区，如果网格节点离壁面的距离小于网格尺就等于 RANS 长度尺度 d，并寸，新的长度尺度 d 且运输方程和 S-A 模型具有相同的形式。反之，运输方程就变成了基于当地网格尺寸的类似 SMAGORISKY[6]的亚格子湍流粘度。随着 S-A/LES 模型的产生，新的 RANS/LES 模型不断涌现。如将 Realizable k - 模型中 k 方程的耗散项修改为[8] =min ( k 3 2 ， C ) Yk k 3 2 d d DES 式中，为流体密度， k 为湍动能，为湍流耗散率。如将 SST k - 模型中 k 方程的耗散项改为[7] Yk *k f * 式中， f * 不再为常数 1。
第 48 卷第 14 期 2012 年 7 月