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CAE在汽车空气动力学分析的仿真与应用

发布者:admin   发布时间: 2017-08-03 浏览次数:

 在汽车行业,从最初的线弹性部件分析到汽车结构中大量的非线性问题分析,到现在汽车疲劳寿命分析、NVH分析、碰撞模拟等,有限元科技CAE应用项目几乎可以涵盖所有环节

 

 今天有限元科技小编和大家分享的是:汽车设计中的空气动力学分析。

 空气动力学,简称气动力学,一般而言,空气动力学划分为高速气动力学和低速气动力学,对于汽车而言,其属于低速气动力学范畴,这个部分主要研究空气的流动性及温度等作用。对于普通家用车而言,拥有优秀气动设计的汽车会更安静更省油,速度更快。


CAE在汽车空气动力学分析的仿真与应用

 原理

 当一个物体穿过空气时,会使周围的空气发生位移,同时该物体会受到重力(gravity)和阻力(drag)的影响,因此阻力会由固体穿过流质(比如空气或水)的过程中产生。当物体加速时,其速度和阻力同时增加,速度越快,阻力越大,也就是说车速越快的话车身所面临的空气阻力越强,而且是以成倍的速率增长,最终阻力将与重量相等达到一个平衡点,此时物体将无法继续加速。


CAE在汽车空气动力学分析的仿真与应用

 由于空气动力对汽车发动机冷却、驾驶室通风和空调内流、汽车空气动力噪声、车身表面覆盖件的振动甚至刮水器的性能各方面有重要影响,所以汽车开发过程中进行空气动力学分析从而优化汽车曲线、尺寸、部件过渡等来减少空气阻力系数是很有必要的。

 汽车空气动力学分析即通过CFD技术模拟汽车行驶与空气产生相对运动时,汽车周围空气流动情况与汽车动力相互影响。

在近期新型汽车开发中,提出有关的空气动力学问题,包括新车型气动性能预侧和现生产产品性能分析等。

 汽车的空气动力学问题主要分内流和外流两种情况,整车空气动力特性属于外流,空调系统、车室内流动等属于内流。传统的研究方式为风洞试验,进行风洞试验必须有实车或模型,费用高、周期长,由于没有汽车专用风洞,需去四川进行试验,使试验研究受到很大的限制。另外,各种状态的三维流场的详细情况在实验中也很难观察到。


CAE在汽车空气动力学分析的仿真与应用

 CFD(计算流体力学)软件引入了CFD模拟计算能力。模拟计算不需要实车或模型,节省大量试验经费,可在开发的前期进行预测,可随时对设计方案进行修改,并可得到三维流场的详细信息,供设计部门参考。

 CFD模拟计算的原理与软件

 汽车空气动力学问题属于流体力学范畴,汽车的运动速度为每秒几十米,此时空气应视为不可压流体。通常将汽车的内外流动按三维不可压粘性流动处理,考虑到其外形的复杂,流动多处分离,应按湍流求解。由于汽车外形的复杂性,使建模和计算具有相当的难度。工程上一般采用湍流模型,通常可以满足工程上的要求,所需的资源又可以承受。更精密的湍流模型虽然可以提高计算精度,但所需的硬件与时间资源很高。


CAE在汽车空气动力学分析的仿真与应用

 目前的商用CFD软件大都采用有限体积法求解,将求解区域划分成几十万到上千万个小体积,将微分方程组离散成代数方程组,迭代求解。

 随着汽车工业的发展,空气动力学已经逐渐成为一个重要的设计环节。优秀的空气动力学设计不但可以达到高效节能的目的,还能够减少噪音、提高车辆的平顺性和行驶稳定性,提供更强的安全保障。如今,它已经不是航空航天领域的专利,而是现代工业设计必不可少的元素之一。

 汽车空气动力学CAE应用,目前已经开展整车空气动力特性、附加装置空气动力学性能、车身空调系统流动特性等问题的模拟计算,在新产品开发阶段中得到应用,对产品性能给出预测,为产品开发提供了有力的支持。

 空气动力学模拟计算作为CAE的一个方面,正在逐渐走进设计,在产品开发中发挥愈来愈大的作用。深圳市有限元科技有限公司是一家以计算机辅助工程cae为主业,以工程仿真软件开发为核心,集cae咨询、cae培训、cae软件研发与销售为一体的高科技企业。

 



如有业务的需要请联系电话:13723451508,咨询QQ:215370757

本文出自深圳有限元科技有限公司cae软件专业网站:http://www.feaworks.org 转载请注明

 

 

 

 

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