文档介绍：长安大学
硕士学位论文
客车车身数值建模和周围流场的空间离散化及模型风洞试验研
究
姓名:范炜
申请学位级别:硕士
专业:车辆工程
指导教师:高利;刘晶郁
20020401
摘要为客车周围流场三维湍流数值模拟提供对比数据,本课题还利用航空风洞本课题主要在客车车身表面数值模型建立、客车周围流场有限元数值模拟的空间离散化和客车模型风洞试验三方面进行了研究。客车车身表面数值模型建立是客车造型和客车流场数值模拟空间离散化的基础。课题设计制作了风洞试验用国产客车木质模型,利用三坐标测量机对模型表面进行了测量。测量中探讨了“网格预先标识法”和“触点初坐标调整法”等铡量手段,经实际测量应用表明,这些方法简便有效。本研究依据逆向工程理论,通过编制三坐标测量数据与软件的接口,将测量数据读入,利用强大的自由曲面造型功能建立了适合于描述客车表面的数值模型。客车周围流场兰维湍流数值模拟的空间离散化研究实现了由车身外表面离散点坐标数据文件自动剖分生成单元、节点和边界条件的方法。在单元剖分中,使用“射线定比单元剖分法”进行单元网格密度控制。对于三维单元的节点编号优化工作,使用“最小节点数方向推进法”,实践表明使用该法的节点优化效果十分明显。本研究在教ㄉ媳嘀屏丝统抵芪Я鞒∪牧饔限元数值模拟的空间离散化程序,初步完整地实现了有限元前处理的各项主要工作。程序实际运行表明,这些方法可行有效。进行了客车模型风洞试验,完整地测量了气动六分力和车身表面压力分布,并进行了流态显示试验。空气阻力试验数据分析表明,模型的空气阻力系数为。前围与车顶的过渡由较小圆角变为较大圆角的试验分析表明,空气阻力系数可以降低.%。表面压力分布数据的分析表明。试验用客车前置发动机冷却进风口可选在客车的前保险杠到风窗下沿,这里的压力系数范圈在至洹J匝橛每统登拔Ъ扒胺绱吧喜课=洗蟮恼骨视诓贾媒风口。客车的出气口可取在后窗桂上,这里的负压系数为。重复试验的数据分析表明,空气阻力系数数据的最大偏差小于ィ蟛糠植庋故匝数据的偏差均在ヒ阅冢馑得骺统的P头缍词匝槭莸木ǘ冉细摺风洞试验长安大学硕士论文:客车车身数值建模和周围流场的空间离敞化及模型恩塑试验ぼ关键词:客车模型逆向工程空间离散化单元和节点
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第一章绪论§,随着我国高速公路的大量兴建,公路客车的行驶车速不断提高,客车空气动力特性研究日益重要。在现代市场经济条件下,客车的燃油经济性十分重要,是关系到市场竞争的一个重要内容。因此,必须研究减少空气阻力、汽车车身设计与车身造型的发展历史经历了由传统方法到现代方法的转变,在现代汽车的开发过程中,完成了数字化、信息化并进而且贯穿于生产、管理科学化的全过程。传统的汽车车身设计包括初步设计、技术设计两大部分,它基于手工完成,累误差大,精度低。目前,传统的设计方法已经被现代车身设计方法逐步取代。随着计算机技术的发展及高速图形终端的出现,现代车身设计方法得以普遍应用,车身设计师利用计算机设计代替大量的手工设计,使得设计师从繁琐、重复的劳动中解脱出来。现代车身设计方法可分为滦畏ê疌/畔⒓苫杓品椒ǖ取仿形设计法滦畏ǖ奶氐闶抢眉扑慊ㄖ负紊杓椒ɡ唇谐瞪造型设计,它保留传统设计中手工绘制效果图,雕塑缩小比例及全尺寸油泥模型的过程,利用三坐标测量技术测量模型表面数据点,根据这些离散数据点在计算机中建立一个逼近于真实模型的数值模型,再据此进行相关的修改,进行提高汽车动力性,降低燃油消耗的方法。而车身设计与车身造型的发展正是体现了不断实现这些要求的过程。特点是整个过程通过实物、模型、图纸、样板等来传递信息。浑然一体的车身外表面要经过美工人员、工程设计人员、技术人员通力合作,经过一整套复杂的设计程序才能完成。传统方法一次设计成功率低,工作量很大、设计过程积长泊笱呈柯畚模嚎统党瞪硎到:椭芪Я鞒〉目占淅敕蠡澳P头缍词匝檠芯
,琧信息集成化设计随着计算机硬件和软件技术的进步,基于可视化车身虚拟设计的疌,际鹾托畔⒓墒艿礁叨戎厥樱肬/等大型软件系统提供的强大复合建模功能,直接在计算机上进行造型设计和造型造型,手工制作主图板、主样板、主模型的做法,而是采用以数值模型作为传逋手段和制造依据的模式;改焚巢房7⒐痰纳急腹蹋蟠笏短了开发和生产准备周期。用珻,际蹩7⑿鲁敌偷纳杓乒ぷ髁本次研究利用三坐标测量机测量客车模型表面后,将三坐标测量数据读入软件,利用强大的自由曲面造型功能建立了适合于描述客车表面的数值模型。