基于内外流场仿真分析对整车性能研究和优化

宋瀚　王小碧　肖能　龚侃　汪沛伟

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）05-0046-04

Abstract： 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 performance

1 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。因此如何优化整车内外流场，改善整车性能，成为整车前期开发阶段的重要课题。

整车前期设计阶段，无实车验证内外流场形态，且实验周期长，代价大，通过流体计算软件STAR-CCM+软件，分析整车外流场和机舱流场，为外部造型优化和机舱布置提供理论依据，通过优化整车设计和布置，改善机舱气流量，尽量避免气流泄漏、回流现象；通过优化造型，降低整车外部流场风阻效应，改善整车性能。

2 计算模型

2.1 基本理论

将气体视作黏性不可压缩，其控制方程为雷诺平均N-S方程，三维流场计算通过求解连续性方程、动量方程和湍流方程，得到流体在空间内的压力、速度、温度等信息[1]。

2.2 网格划分

仿真模型包括车身外表面、前后车轮、发动机舱、进气格栅、冷却模块、发动机、变速箱、空气滤清器、蓄电池、底盘系统、排气系统、转向系统等机舱及下车体大型布置零部件[2]。……