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空气动力学论文 基于fluent汽车外流场的空气动力学研究

2019-04-02 16:39:44来源:组稿人论文网作者:婷婷

  摘要

 

  纯电动汽车由于自身独特的优势,在物流运输领域越来越成为主流配送车辆他,其体积小、具有很高的安全性能,适用于短途运输,已成为城市物流车辆之一。纯电动汽车源于空气动力学基础,基于各个变量与空气阻力系数的影响。基于模型设计方法,设计了一种气动阻力系数为0.4297的电动物流车辆,以降低能耗。本文的主要内容和特点如下:

 

  (1)基于汽车空气动力学理论,分析了不同车辆的动力阻力与总阻力的比值。分析了气动阻力的结构,阐明了汽车造型的重要性和功能。

 

  (2)基于mirai-国际标准模型,通过CFD工具模拟得出数据分析汽车动力影响变量,从而考虑相关变量对汽车动力的影响。数据表明,气动阻力系数受到车头角度的影响、而且还随引擎盖的角度、前挡风玻璃的角度和屋面倾斜度而减小。在车的底部,角度增加,值先减小,然后增加。最小的是40。根据分析结果,建立了货物模型电动物流车的原型。

 

  本文采用了基于气动特性的原始模型设计方法,通过空气动力学和设计美学的结合设计了卡车电动物流车辆。在研究了MILA标准模型的基础之上,总结分析汽车气动特性设计变量变化特征,提出汽车空气动力学理论,为以后完善电动车设计提供理论依据。

 

  关键词:空气动力学;汽车外流场;造型设计;MILA模型

 

  1绪论

 

  1.1课题的研究背景及意义

 

  1.1.1研究背景

 

  电子商务的普及给城市物流带来了繁荣,城市物流车辆的市场需求也在不断增加。与此同时,随着城市交通拥堵的加剧,越来越多的城市为了缓解交通压力,对进入城市的卡车实施了严格的限制。在重型卡车和轻卡销售到城市的情况下,货车的市场需求在不断增长,并且有不断升级换代的趋势。车辆性能的要求也相应增加。电动汽车在城市物流和物流运输中具有非常明显的优势,有良好的政策促进新能源汽车、国内商用车企业的发展和电力物流模式的生产。

 

  然而,短距离的耐用性一直是纯电动汽车的问题。而且,电池技术以及新材料的使用都对纯电动汽车的性能起到重要的作用。在传统汽车领域,通过研究和优化车辆的气动性能,可以降低油耗,提高燃油经济性。对于电动物流车辆来说,它与耐久性问题有关,而汽车的空气动力学可能是解决电动物流车辆行驶里程的突破点。

 

  随着工业的发展和消费者生活水平的提高,城市电动物流车辆也需要进行车辆性能、节能、环保、货物空间利用和整体升级。有迹象表明。因此,结合设计美学和空气动力学,探索两种和谐的设计要点,设计一种优秀的物流车辆模型,满足空气动力性能的要求,是本研究和设计的重点。

 

  1.1.2研究意义

 

  基于气动性能,本文在汽车性能优化设计(特别是电动汽车)中起着越来越重要的作用。根据人体造型的风格,根据空气动力学原理,根据实验或计算方法对人体的整体和局部形状进行调整和改进,使其更符合空气动力学的要求。常规要求。随着车速的提高,对低风阻力的影响越来越大。气动阻力系数值是衡量车辆性能的一个重要参数。降低空气动力阻力系数可以降低功率损耗,节约能源,提高耐久性,降低性能,降低用户成本。

 

  虽然城市物流车辆在城市运行,但由于交通规则的限制,80公里/小时的速度是有限的。然而,城市高速公路可以为物流车辆的快速移动提供条件,特别是在能源环境中,减阻设计是必不可少的。

 

  从美学设计上看,纯电动汽车的外形在设计中是一个重要的组成部分。设计外形过程中要尝试加入空气动力学的设计影响因素。车辆外观造型主要有美学建模以及空气动力学建模。两者是对立的。因此,在建模的早期引入气动原理可以使车身外形美观、气动特性好。空气动力学影响汽车燃油量、行驶的平稳性及驾驶的舒适性等。如何在多条件约束下获得最佳的空气动力学性能是目前汽车设计中有待解决的问题之一。汽车空气特性是指在行驶中受到的空气阻力、升力和侧向力等3种气动力及其力矩。良好的汽车外形可大幅降低阻力,提升速度和安全性。

 

  在实用性的基础上,汽车的外观和形状是影响汽车选择的重要因素。与此同时,城市的物流车辆穿梭于城市的每条街道和小巷,如果它能有一个时尚的外观,它可以帮助改善城市的视觉形象。

 

  从设计开发周期和成本出发,利用流体力学数值模拟可以方便地获得电动汽车物流的外部流场和气动特性,对节能、平稳、低效有实际的帮助。因此,对车辆物流设计的电阻、建模与设计阶段、物流车辆的外部流场进行了分析,对其外部流场特性的合理、科学的理解,以及计算流体力学在建模中的实际应用。设计车辆时要考虑运输过程中成本的节约因素,由此可以延长电动汽车的使用寿命。

 

  Van模型用于建模设计。由于短户型出租车车型更贴近乘用车,更符合城市车辆外观的美学,即城市物流与交通的市场环境。车辆承载能力小于普通光学卡的承载能力。的情况。结合计算流体动力学、设计美学,以及国内外van物流车辆的现有模型,分析和总结了计算流体力学在物流车辆中的设计和应用,并设计了一辆货车轻型车辆。基于这些理论的电动物流车辆,以及美学与科学理性的结合。

 

  1.2国内外研究历史及现状

 

  1.2.1国内外空气动力学研究历史及现状

 

  随着计算机技术的发展和基于计算流体力学的数值模拟的兴起,流体动力学与CFD模型数据在研究中的作用越来越大,所以很多学者展开了有关流体动力学以及CFD模型的研究分析,从而得出相关的规律。在20世纪90年代,大量的可视化技术被用于计算流体动力学的分析,并将人工智能应用于流场分析。目前国外的空气动力学软件正朝着完全自动划分网格、高速和高精度计算的方向发展。

 

  我国国内研究中,中国空气动力学研究与发展中心和东风汽车工程学院联合开发了一款汽车空气动力学计算软件WS3D和processing软件CFD Pre-post,在软件计算数据之前和之后都比FLOW 3d软件好。可以发现,国内对数值模拟的研究和实验已经学到了很多,一些成绩已经达到了国际水平,但在数值模拟研究和国外仍有一些差距。

 

  近年来,随着特种多用途车辆的细分和普及,越来越多的国外专家研究了范型模型的空气动力学特性。在1996年,Tae young Han模拟了三个VAN模型的外流场来简化模型,并比较了CFD模拟结果与风洞试验结果。1997年,Kenji Okumura和Toshihiko Kuriyama研究了VAN类型模型的网格划分,讨论了网格生成方法与计算精度之间的关系。

 

  在国内,专家们更关注汽车、suv或重型车辆的空气动力学研究。很少有关于VAN类型的研究。但研究结果具有较高的实用价值。1997年,Fu Limin在汽车空气动力学方面,研究了关于如何减少轻型客车气动阻力的模型方法,而且针对各种模型进行分析总结,由此得出减少气动阻力的方式方法。1998年,欧阳洪武和高燕玲等人模拟了封闭货车的流场,分析研究了如何减少空气阻力。2008年,王分析了轻型客车的空气动力特性,并对其设计进行了优化。

 

  经过以上分析得知,当前仅存的国内外大多数研究都是针对汽车本身的,很少涉及到模型以及空气动力学原理的分析,并且从建模中减少了空气动力阻力系数。

 

  1.2.2国内外电动物流车造型设计概况

 

  对于新能源汽车而言,纯电动汽车物流尤其关注的是低功耗、节能减排,通过电池技术的研究和突破来提高范围的方法。形状,还有更直接的原始传统物流车形状直接应用于纯电动汽车,很少有纯电动汽车公司从体型的角度来看,物流汽车空气动力学的发展,借助身体的空气阻力低、造型的情况下同样的能源消耗,提高电池寿命。

 

  在国外,奔弛公司于2016年推出了全新的VAN型纯电动物流概念车奔驰Vision VAN。汽车表面有一个新的设计语言,造型充满了未来,线和表面过渡的车身与空气动力学优化考虑,不仅在形状范类型电动汽车物流做出了新的注释,而且还定义了物流配送的新方法,为电动汽车设计和创新物流具有重要意义。

 

  和国内货车类型的纯电动汽车物流造型设计方面,目前大多数汽车公司在研究和开发周期,考虑到资金等因素,限制下的纯电动汽车的研究和开发新的物流模式并不热衷,他们中的大多数集中在换油原燃料汽车电气改造项目,汽车的外观设计目的并不是单纯以物流运输为主。在外观方面,目前的主流做法是:(1)密封进气格栅部分,如图1-2(a)所示;(2)小部件的变化,如大的技术、缓冲器等进行造型设计,将其与原始模型区分开来,如图1和图2(b)所示,V80型号的chase EV80模型在被围绕前进行改变,保险杠;(3)新能源彩绘,例如,用绿色或蓝色画出前脸或身体的特征线,突出新能源汽车的特征,如图1-2(c)所示。

 

  当然,部分商用车公司加大了对电动车物流的研发投入,从外观造型设计到新型电动汽车物流模式,以更好地促进电动汽车物流的发展,取得了一定的效果。

 

  因此,随着电动汽车工业的快速发展,新能源汽车的设计将有别于传统的物流车辆。在汽车造型设计理论中,许多国内汽车制造商和大学从美学和心理学的角度出发,强调汽车造型设计的研究重点,很少从空气动力汽车设计的角度出发。在VAN类型中,这个研究有很大的差距。

 

  2 fluent数值模拟概述

 

  2.1汽车空气动力学基本概念

 

  2.1.1汽车空气动力学基本概念

 

  汽车空气动力学是指在空气气动影响下的汽车空气阻力分析。空气动力学体现出流体力学的思想。主要研究了空气中车辆流场的各种作用力。当汽车、车身表面和与空气相对速度摩擦直接接触时,三种空气动力,包括升力和侧向力,以及相应的扭矩,主要是由空气阻力产生的。这些气动力影响机体的内部和外部功能,影响气流的特性、风的稳定性和空气动力的噪声,并决定了表面灰尘和尘埃的粘附特性。车身和浮体的旋转,雨刷的浮子,以及发动机的内部冷却性能,驾驶室的通风和空调。一般来说,车辆空气动力学是研究汽车车身外部流场与内部流场是如何相互影响并且形成对比的一种方法。

 

  2.1.2汽车空气动力学的重要性

 

  汽车的空气动力学特性是汽车的重要特性。针对汽车对环境和能源的劣势,解决了汽车的动力和安全问题,汽车造型设计是相互依存的。通过研究和优化车辆的气动性能,对于降低油耗,提高燃油使用效率方面起到重要的作用。结果表明,当空气阻力系数降低10%时,燃料阻力下降约7%。对于电动物流车辆来说,减少空气阻力系数会降低电池的消耗,增加行驶里程。

 

  正常条件下,可以运用驱动力来克服汽车进行过程中的滚动阻力和气动阻力。正常行驶过程中的汽车的总阻力T可以用以下公式进行表示:

 

  (1)

 

  式中——气动阻力;

 

  ——总的滚动阻力;

 

  ——作用在前、后轴上的重力分配值;

 

  ——作用在前、后轴上的气动升力

 

  ——前后轮胎的滚动阻力系数

 

  图1为气动阻力所占总阻力的比例。由下图1可知,当汽车车速时,气动阻力与滚动阻力的比值为,显示出气动阻力要小于滚动阻力;当时,气动阻力与滚动阻力大致相等;当时,气动阻力高于滚动阻力。由此可知,随着汽车速度的增大,气动阻力越来越大,滚动阻力越来越小,两者的比值逐渐增大。

 

  图1气动阻力、滚动阻力比值变化曲线

 

  图2显示出不同车型汽车的燃油消耗量变化情况。小型客车燃料耗油量最大为50%,普通货车影响比率为32%。不同车型具有各自的车身气动阻力系数,所以不同车型具有不同的燃油消耗情况。

 

  图2不同车型每100km的燃料消耗量

 

  汽车燃料消耗相当于电池能源消费,推广和应用新能源汽车的概念,各种电动汽车,电动汽车,电动卡车和其他车辆出现了,并投入使用,电池的高速下成为各大汽车制造商的焦点问题需要解决。

 

  2.1.3气动阻力的构成及影响

 

  汽车的空气动力阻力是汽车表面的正常压力。根据不同的生产条件和位置,将从五个方面一一进行分析。

 

  1)形状阻力

 

  形状之间的压差阻力是由身体的前表面和后端,因为头部的流速大于汽车的尾巴,和压力平衡车的后端有压力。与尾部相比,形状阻力是由压差形成的。这叫做差压电阻。身体的大小取决于身体的整体形状、横截面和压差。对于轻质物流车辆,形状阻力约占总阻力的58%。

 

  2)摩擦阻力

 

  摩擦阻力是粘性流的投影和直接结果,即切向力作用于物体表面的流动方向。影响摩擦阻力的主要因素是表面造型的反压梯度。如果反向压力梯度超过有限的陡度,则气流将被分离,形成湍流,湍流层将产生较大的摩擦阻力。

 

  3)诱导阻力

 

  诱导阻力是升力引入的力。它被定义为流场中表面建模的流动方向的变化,形成上下表面之间的压差,导致从底部到顶部的诱导流动,导致流动导致纵向涡流。NT位于身体的末端,导致诱导阻力,占总阻力的7%。

 

  诱导阻力公式如下:

 

  式中为诱导阻力系数;为车身宽度与长度的比值;为修正系数。

 

  4)干扰阻力

 

  抗干扰是由物体表面引起的。身体表面凸起包括前后刮水器,后视镜,门把手,等高速在车里,车撞表面由于其形状阻力的一部分,气流通过的同时,会导致车辆的干扰流场,形成阻力,它占总量的14%的抗性。特别是后视镜是抗干扰形成的主要位置。该区域的气流产生涡流并增加空气动力阻力,这通常被称为风噪声。因此,后视镜和其他表面凸起的形状设计将对车辆的性能产生重要影响。然而,在fluent的数值模拟中,为了提高网格划分的质量,减少计算的总量和时间,得到精确的测量结果,往往忽略了物体表面的表面。因此在本文中,通过fluent软件模拟飞行器流场的空气动力学研究实验,为了消除干扰阻力对计算结果的影响,减少了几何复杂度,加快了计算速度,省略了车身表面的细节。

 

  5)内循环阻力

 

  内循环阻力是指发动机进气、冷却系统、排气系统和内循环系统的内循环阻力,内循环阻力占总阻力的12%。

 

  对于电动汽车来说,发动机代替发动机、发动机进气道、发动机散热器的冷却等,不需要将空气冷却到汽车内,大大降低了内部流动阻力。发动机在体内的比例也比内燃机小得多。因此,在电动汽车物流前端的设计中,有必要结合电动汽车的实际情况,不仅要减少不必要的进气格栅,还要重新设计头部的内部空间结构,缩短头部的长度。改变你的身体长度。增加驾驶室的空间或集装箱的长度。本文主要研究电动物流车辆的车身外观设计,可忽略内部电路的阻力。因此,在这方面我们没有做深入的研究和讨论。

 

  2.2计算流体力学的基本概念

 

  2.2.1计算流体力学的概念及发展

 

  计算流体动力学(CFM)是一种系统分析方法和工具,它用于流体流动、声学和热传导的计算机模拟。二十世纪初,李察首次提出了一种数值模拟方法来解决流体力学问题。到了20世纪40年代中期,由于计算机的发明和发明,计算流体力学最终从理论转向实践。1963年,美国F.H.harlow和J.E.。F罗马成功地解决了第一代IBM M7090计算机围绕二维矩形柱的流动问题,给出了尾涡街的形成和演化,以及计算流体动力学。科学界。1965年,两个人发表了一篇“计算流体力学实验”,并对流体力学进行了有吸引力的介绍。由于FLUENT软件的发展,基于其强大的适应性和广泛的应用,在传统流体力学和工程领域的发展为现代工业的发展做出了突出的贡献。它的应用包括汽车、高速铁路和航空。我国高速铁路产业的快速发展与Fluent数值模拟方法的应用密切相关。同时广泛应用于电子、电气、建筑、流体机械等领域。此外,化学工程、环境工程和气象分析的应用也在不断扩大。

 

  计算流体动力学(CFD)数值模拟方法广泛应用于产品概念设计、详细设计和改进设计。它的基本原理是在时域和空间域替换连续物理量,在一系列离散点中替换一组变量值,通过C构式反映了这些场变量的代数方程离散点之间的关系。给出了该方法的原理和方法,并通过求解代数方程求解了场变量的近似解。

 

  本文利用FLUENT方法模拟车辆出水场,简单地了解了计算机模拟实际风洞试验的数值模拟。利用FLUENT软件的风速、迎风面积等相关参数,可以方便地获得车辆外流场的特征,模拟FLUENT软件。并对其气动特性进行了初步计算。通过后处理软件,得到了表面压力分布云图和速度流图。为了分析车身设计的气动特性,验证了科学合理性。

 

  2.2.2 fluent计算流程

 

  fluent数值模拟的一般流程为:

 

  1)利用三维建模软件RixRiOS、、UG或CATIA建立研究对象的参数模型,并根据几何尺寸确定周围流场的影响区域。

 

  2)在fluent ICME软件中,根据研究对象流场的影响区域建立虚拟空间流场的计算域,并对对象的外表面进行网格划分,计算区域网格。网格的大小、密度和结构直接受网格生成质量的影响,进而影响数值模拟精度。为了保证数值模拟的稳定性和有效性,湍流模型和求解算法的选择需要相应的网格划分方法。

 

  3)导入网格分区结果。在FLUENT软件中,设置需要解决的初始条件,通常是入口速度边界条件、出口压力边界条件和移动地面条件。

 

  4)选择合适的解决方案计算方法,设置具体的控制方案过程和精度条件,解决研究对象需要分析的问题,并保存数据文件结果。

 

  5)在后处理器的flupost-post中读取计算结果,可视化计算结果,并总结分析。

 

  2.2.3数值计算求解方法

 

  Fluent提供了多种湍流模型,适用于计算各种工程项目,需根据实际情况选择需要的湍流模型,考虑因素有雷诺数、计算精度及计算域近壁面处理等。由文献知,标准k-。湍流模型在出口条件为压力出口时精度最高,且收敛最快,适用同种汽车流场工况,故文中仿真计算选择标准k-。湍流模型。

 

  在Fluent中设置计算域入口与出口、地面及其他三面的边界条件。由于文中定义的流体为不可压缩流动,驻点条件会发生浮动变化,因此,令入口条件为速度入口,在速度类型中选择大小和垂直于边界形式,大小为30 m/s;令出口边界为压力出口,压强为标准大气压;顶面和侧面类型设为壁面,剪切环境设为指定剪切(Specified Shear),同时将壁面粗糙度常数归0;地面采用移动壁面类型代替汽车行驶,速度设为30m/s。车身设为壁面,并保持默认参数不变。

 

  2.3 FLUENT软件介绍

 

  FLUENT软件是国内外最流行的FLUENT数值模拟软件。其丰富的材料力学模型、先进的数值计算方法和强大的后处理功能赢得了广大用户的青睐。

 

  自1983推出以来,FLUENT软件技术一直是软件技术领域的佼佼者。FLUENT具有模拟流体、湍流、热传导和化学反应等各种物理现象的能力。基于完全非结构网格有限体积法,包括压力的求解,基于压力,基于隐式求解器的密度,基于密度的显示解算器和燃烧的机翼设计模拟的工业应用,从血液弗洛。半导体制造业。从洁净室设计到污水处理厂。

 

  自2006年5月以来,ANSYS已经向ANSYS Workbench环境引入了FLUENT,进一步扩展已经强大的流畅性功能。它包括ANSYS设计模型强大的几何修复功能和先进的网格技术,提供了来自主流CAD系统的双极连接,实现了数据转换和保护管理,实现了Delphi之间的调用共享。NT应用程序更方便、更方便。在本文的研究和分析中,将ANSIFLUENT软件应用于FLUENT数值模拟分析过程中,以便更好地处理和保存数据。

 

  2.4本章小结

 

  为了更好地理解和使用FLUENT数值模拟方法,分析汽车周围流场的变化和气动阻力对汽车的影响,主要研究汽车空气动力学的概念。可以理解的是,随着速度的增加,驱动力与气动阻力的比例增加。不同类型的车辆克服了不同的空气阻力比率,并对空气阻力的组成、分类和影响有了详细的了解。在此基础上,简要介绍了FLUENT的数值模拟,了解了计算流体力学的概念,并详细描述了FLUENT的数值模拟过程和方法。对于后续的研究,本章的研究为以后课题的研究提供了深厚的理论基础。

 

  3 MIRA国际标模仿真验证试验

 

  3.1标准参考模型的选择

 

  CFD数值模拟试验要求在电动物流车辆气动分析前,选择一个国际标准参考模型进行仿真试验,以编制电动汽车CFD模拟试验。仿真试验的目的是验证是否满足模型要求的方法的数值模拟过程的合理性。其次是指有关的模型处理,主要体现在分析湍流模型和边界条件相关的参数设置。CFD模拟试验和标准模型风洞试验的结果应满足小于5%的相对误差。结果表明,数值模拟方法得到的实验结果是可靠和可靠的。参考价值。

 

  标准的参考模型必须是世界性的,充满研究和固体风洞实验。为了验证试验结果,我们可以得到准确的风洞试验参数作为对比。本文选取了基本模型MILA模型,MILA国际模型直背模型,称为标准参考模型,由汽车工业研究协会开发。该模型是研究外流场的理想简化模型。它是汽车行业识别的标准模型,研究数据丰富,在验证试验中比较容易。NIRAA国际标准模型直背车尺寸如图3-1所示,标度的几何尺寸为1:3。

 

  图3-1 MIRA直背型尺寸图

 

  3.2标准参考模型仿真试验验证

 

  国际标准模型模拟试验的主要步骤是:建立MILA标准三维模型,建立流体计算领域的合理性、MILA、模型的细节、相关部件的设置以及网格的设置。建立了边界条件和尺寸,并对试验结果进行了比较,最后对比参照模型标准进行了验证。

 

  3.2.1 MIRA标准三维模型

 

  CFD数值模拟试验需要将模拟对象的三维数字模型导入ANSYS软件中。在此之前,有必要建立基于miRA国际标准尺寸图的犀牛3D模型。在长宽高确定的情况下,严格按照标准模型的轮廓使用NURB S曲线,并用三个视图来保证圆角与标准尺寸相同。所以,研究汽车动力学的同时,必要的时候必须减少其他因素的干扰,所以借助有关工具建立的标准三维模型便是最好的解决办法。如图3-2所示,是针对电动汽车建立的MILA的三维模型。

 

  图3-2 MIRA直背型三维模型

 

  实际研究中流体流动的物理空间称为物理空间。CFD数值模拟中的计算域是对应于物理域的虚拟空间。对于CFD数值模拟,计算领域对应的实际物理领域是风洞。CFD数值模拟是对风洞外流场的模拟。所以,模拟分析过程中,要分析三维空间的计算区域,其中汽车模型周围的气动区域可以作为与之有关的计算域。计算区域的边界大小以实验模型的大小数据为准,这是阻塞速率的要求。实验模型的投影面积与实验管段风道截面的比值称为阻塞率。公式如下:

 

  计算域越大,计算域墙对计算结果的影响越小,计算结果越可靠。然而,较大的计算域必然会增加网格的总数,从而增加网格划分的难度和效率。因此,对于模型风洞模型。下一个小于5%的时间,应该推荐SAEJ1252(VAN和SAE风洞测试程序),但是以这种方式获得的风洞测试数据需要被模型修改。研究表明,如果风洞试验结果的封堵率小于2%,则可以忽略磁畴壁对试验结果的影响。所以,本课题研究的汽车模型,可以将屏蔽率小于2%设置为计算域数据集的标准对照百分比。下图3-3显示了汽车模型计算域的尺寸图,其中长度、宽度和高度都有具体的尺寸设置,看图可以得出计算域的长,宽,高。

 

  图3-3计算域尺寸图

 

  对照国际标准的模型尺寸数据,经过计算得到MIRA模型的正投影面积,计算域的入口面积为。通过上面两个数据再计算得到阻塞比为。此计算域阻塞比大小为1.43%,证明了阻塞率小于2%,证明了计算域壁对计算结果的影响在模拟计算中是可以忽略的。

 

  3.2.2模型处理

 

  1)拓扑重建

 

  在三维建模软件中存在允许公差,由于RiCiRiROS miRA三维模型被引入ICEMCFD,由于RixRIOS和ICEMCFD内部算法和IMP模式,可以满足全曲线和曲面拟合。将出现在ICEM CFD中。为了避免网格划分中的误差,有必要通过拓扑重构调整ICEM CFD软件的公差值,以调整模型点、直线和表面的几何间距。通过该函数,可以检测出模型是否存在问题,表面是否与表面接触,以及曲线是否连通。或中断,以确保网格大小和几何间隙大小不会出现相等和负的体积。

 

  问题的描述和显示:(1)模型实体中有一个额外的部分或表面。在拓扑结构后,出现黄色横截面;(2)实体与实体与重叠区域之间有一个额外的表面,拓扑后的蓝色重叠部分;表面和表面相互连接,红色的正常的尖端。发生后,拓扑。

 

  图3-4拓扑重建

 

  ICEM米拉-3 d模型的拓扑结构如图3-4所示,模型中的主要问题和描述如下:轮胎黄色的梯形截面,两侧底部边缘的挡风玻璃,窗边和蓝色重叠在苏。结构线的底部边缘重叠风车玻璃和重叠的底部的身体。

 

  对于蓝色的重叠曲面,应采用组合布尔运算,使模型布尔为封闭的多曲面。如果不能执行组合布尔操作,则需要手动剪切和删除两个实体的重叠表面,以确保模型中没有重叠。黄色部分的出现意味着梯形断面或表面出现,并应进行修复或重建,否则网格质量将对网格质量产生重大影响。如图3-4b所示,整个车辆由红色的结构线表示,表明表面和表面之间有良好的连接,没有损伤的表面和良好的拓扑结构。

 

  2)箍处理

 

  当网格划分时,由身体表面的建模形成的大曲率形状和由其他外部原因引起的较小的锐角会显得太低,甚至接近于零网格。该网格将导致计算的负量,导致最终解决方案的可靠性降低,甚至模拟。仿真结果与计算结果不一致。在数值模拟试验中,由于车辆的重量导致轮胎变形,在数值模拟试验中,轮胎通常被认为是刚体,没有变形,导致轮胎和接触面积的计算面积在锐角之间。

 

  图3-5轮胎的模型处理及网格质量

 

  因此,为了提高轮胎接触面面积和网格质量的计算,通过模拟轮胎重量和形状的形状,在接触面零件加工方梯形的底部的轮胎和计算区域。在模拟真实环境变形的过程中。如图3-5所示,车轮部分主要是蓝色和绿色的网格质量,以满足网格划分的质量要求。

 

  3.2.3网格划分策略

 

  1)在数值模拟的过程中,大约80%的网格划分,特别是复杂的几何模型,往往需要大量的时间和精力来对研究者进行网格化,网格在网格质量的过程中往往很低。这是导致网格划分过程繁琐的主要因素。因此,在划分网格之前,我们需要确保网格策略应该用于网格生成。

 

  2)ANSIE-ICEM CFD作为流体分析的预处理软件,为网格生成和处理提供了多种策略和选项。因此,选择ANSYS ICEM CFD作为预处理器。通常,基于模型的几何结构,确定网格的策略符合一定的变化特点。

 

  3)在研究简单规则的几何结构时,可以节省大量时间,具有精度高、收敛速度快的优点。

 

  4)在更复杂的几何结构的研究中,非结构网格划分可以产生高质量的网格和高度自动化。在研究复杂和不规则几何形状时,简单地划分非结构网格不能处理流体流动的粘性问题。然而,简单地划分结构化网格将导致研究人员投入太多的时间和精力,并且网格生成的结果往往是不令人满意的。混合网格划分策略是考虑计算精度、计算时间和工作量,并将网格模型的网格划分为混合结构网格和非结构化网格。它体现了二者的几何适应性和在边界层捕获流体流动细节的优点。

 

  本文采用混合网格研究MILA模型的不规则几何结构。具体的网格划分策略如下:在MILA模型的表面上分为6层棱镜三棱镜网格。为了更好地模拟流体的粘度,需要在模型的表面上设置边界层。在边界条件为30m/s时,根据FLUENT手册,且越接近于30计算精度越高,本文取壁面函数估算值30,可估算出初始网格的高度为0.40mm。网格层数通常根据经验取值为3到6层。

 

  图3-6为边界层划分结果。

 

  图3-6边界层划分结果

 

  2)MIRA模型主要由三角形或者四边形作为划分网格的依据;

 

  3)计算域的表面为三角形曲面网格,其余为四面体四面体网格。如图3-7所示,MILA模型的表面和计算域的地面网格。

 

  图3-7模型表面及计算域地面面网格

 

  4)在这个模型中,网格是用三层增加的密度箱加密的。考虑到MILA模型和其计算域的大尺寸,如果采用小尺寸和高密度的全局网格,将增加计算机内存负载,增加计算难度。计算时间也需要高度的计算机配置。然而,如果采用较大的全球网格,网格质量将大大降低,而负体积网格将会出现,这将影响最终的模拟精度。因此,在网格划分的建立中,网格由三层密度加密,即网格的大小设置在不同的区域,并设置区域的体积网格密度。密度盒尺寸及体网格尺寸如图3-8中A,B,C所示,密度盒A尺寸为,体网格尺寸为;密度盒B尺寸为,体网格尺寸为;密度盒C尺寸为,体网格尺寸为。

 

  图3-8计算域网格划分剖面图

 

  本文针对MILA标准模型的直背模型,建立了网格划分的数值模拟策略。通过自适应网格质量在0.30以上,网格总数为7456433,基本达到网格划分预处理目标。参照图3-8对整个域网格剖视图进行说明。

 

  3.2.4边界条件设置

 

  如图3-9所示米拉与计算域模型为不同PartMIRA标准模型汽车车身零件,前轮——居住,后轮——回来,计算域入口入口,出口出口,计算域两侧和顶部的墙,墙,地板为移动计算域地面移动墙,计算域和米拉标准模型的区域进入身体。

 

  图3-9边界条件设置示意图

 

  根据当前实际状况,暂时确定将车速确定为,并将30m/s作为边界条件的来流速度。FLUENT求解器中的具体边界条件设置为:入口是速度入口,车速取自流动方向,大小设置为。MOVING-WALL是汽车模型的移动地面边界条件,取值依然设置为,体表和其他通道壁是非穿透和非滑移的固体壁条件,具体见下表3-1。

 

  表3-1边界条件设置

 

  计算域边界参数设置入口边界速度入口出口边界压力入口地面移动边界两侧和顶部壁面无穿透、无滑移壁面边界车身表面无穿透、无滑移壁面边界3.2.5湍流模型设置

 

  湍流作为一种非常复杂的流动现象。可以通过计算方程的方式来得出湍流计算数值。计算过程中常常根据一定的条件来设置模型方程。数值模拟的雷诺兹数可以根据标准壁函数和计算域的参数求得数值为,通过数值可以发现汽车模型的数值显示与之相关的湍流属于高雷诺数流动。根据模型的本身计算性质可知,可以使用模型解决汽车模型的湍流模型问题。

 

  在FLUENT解算中,当设置边界条件参数时,需要确定湍流动能和湍流耗散率参数,标准模型方程式为式(3.2)和式(3.3)所示。

 

  湍动能K(Turbulent Kinetic Energy)方程:

 

  式(3.2)

 

  湍流耗散率(Turbulent Dissipation Rate)方程:

 

  式(3.3)

 

  分析上式可知:指模型中运动的平均速度,湍流强度,为统一的常数设置数值为0.09,代表了湍流尺度,由于水力直径能够求出,还可以依靠MIRA模型的尺寸、计算域尺寸大小以及入口边界条件问题,带入方程公式得到,。

 

  3.2.6仿真试验结果对比

 

  作为国际风洞试验的参考模型,国内外研究机构和大学都进行了大量风洞试验。本文比较了斯图加特大学IVK风洞试验中MILA标准模型的标准结果和湖南大学dh-2风洞试验的结果。斯图加特大学的IVK风洞是欧洲汽车工程学院著名的FKFS的一部分。测试数据已由欧洲气动数据交换委员会(EADE)确认。在湖南大学的dh-2风洞试验中,对MILA标准模型进行风洞试验。实验结果与国内外风洞试验结果相比较。这是一个具有足够测试和可靠数据支持的参考数据。表3-2为斯图加特大学风洞MIRA标准模型的空气阻力系数和湖南大学DH-2风洞实验的空气阻力系数。

 

  表3-2 MIRA标准模型直背型参考气动阻力系数

 

  湖南大学DH-2风洞斯图加特大学IVK风洞风洞气动阻力系数0.38420.3874如表3-2MIRA标准模型参考数据,气动阻力系数的气动阻力系数从不同风洞测量数据,和大小基本正负2%±2%,明显偏离气动升力系数,因此,气动阻力系数作为标准参考数据,和CFD模拟结果进行了比较和验证。通过CFD数值模拟,与湖南大学的dh-2风洞试验相比,我们获得了0.3695的MIRA直背型。相对误差为3.83%,斯图加特大学IVK风洞试验的相对误差为4.62%,相对误差小于5%,证明本文的网格划分和参数设置是可信的。本文通过CFD数值模拟计算了求解域的大小、网格的设置、边界条件的设置以及求解方法的设置方法。

 

  表3-3风洞试验与CFD仿真试验结果对比

 

  风洞标准参考值仿真实验值相对误差HD-2风洞0.38420.36953.83%IVK风洞0.38744.62%3.3本章小结

 

  本章主要采用mirai-国际标准模型作为参考模型,并进行CFD数值模拟的可行性试验。从NIRAA标准三维模型建立、流体计算领域的建立和模型验证的合理性、MILA详细的处理、网格划分、边界条件设置和求解等方面进行了详细的描述。对CFD数值模拟进行了仿真实验。通过对每个步骤的分析和描述,找出了最佳的数值模拟网格质量、边界设置因素以及得出求解的控制方程。由此可以推断出CFD数值模拟方法的优越性,而且通过此种方法求得的数据还可以为后续的研究提供依据。作为CFD数值模拟分析的标准过程,验证过程的合理有效显示出CFD数值模拟分析是一种较好的方法,可以被引用到模型分析过程中。

 

  4空气动力学特性对电动物流车造型设计的影响

 

  4.1基于气动特性原始模型造型设计流程

 

  基于汽车空气动力学理论,采用基于气动特性原始模型的建模设计方法,选择具有良好气动特性的理想矩阵。在此基础上,设计了车身形状、结构和局部细节,尽可能保持车身外形的气动性能。

 

  在传统风洞试验条件下,基于气动特性的原始模型设计分为四个阶段:

 

  1)基本的身体

 

  根据需要的车辆长度、宽度和高度,制作一个1:4的比例模型。同时,还需要适当的地面高度,模拟了车轮重力引起的变形。

 

  2)原始类型

 

  建立了1:1的真实汽车模型,并在车身的基础上描述了窗户的细节,并装配了轮子。

 

  3)基本模型

 

  进一步详细描述了车身表面,包括后视镜、保险杠、底盘、悬架和冷却空气,以及磨削体表面,以改善表面光滑度,使原来的车身基本模型。

 

  4)风格模型

 

  然后,在车辆风洞中,对车身结构和表面细节进行气动优化设计,完成从基本模型到最终模型的转换。车身形状基本确定,气动阻力系数低。

 

  传统的人体设计程序必须通过风洞测试,以确定人体的形状。如果从空气动力学的角度发展新模型,将大大缩短开发周期,节约开发成本。相反,如果汽车模型基本确定,则只进行车身表面细节形状的优化设计,对气动阻力系数小于0.40的车辆的改善效果不理想。因此,随着CFD数值模拟的发展和改进,在汽车污泥模型生产前的建模设计阶段,对车身形状的气动研究可以大大降低开发成本和周期。

 

  本文的研究方法是基于CFD数值模拟方法。在传统风洞试验的基础上,对模型设计的四个阶段进行了模拟。根据原模型设计过程的气动特性,分析了空气动力学对流场的影响。设计了气动阻力的设计变量,并根据设计角度的变化分析了车辆的气动阻力系数,并对设计变量的最优气动特性进行了分析。根据设计变量对气动阻力系数的影响,建立了货车的气动模型,并分析了最佳角度组合和目标尺寸。确定了具有低阻特性的电动物流车辆的设计原型,并根据模型各设计变量的角度极限进行电力驱动。在车辆设计的物流过程中,设计过程要严格保证不影响模型原有的低风阻力特性,为了保证箱式电动汽车的最终机型物流也具有良好的低抗风特性。

 

  基于气动特性的原模型工艺设计,如图4-1所示。

 

  图4-1基于气动特性原始模型造型设计流程图

 

  4.2标准研究模型

 

  在汽车空气动力学外流场仿真过程中,选取距汽车周围一定距离的区域作为计算区域,称为计算域。汽车最大迎风面积与计算域之比称为阻塞比,风洞试验要求汽车风洞的阻塞比一般低于5%,而只有阻塞比低于1%的风洞试验结果,才能彻底忽略阻塞干扰所造成的误差。故仿真时选取<1%,计算式为:

 

  式中:A—汽车的最大迎风面积;

 

  AN—计算域入口的横截面积。

 

  采用投影面积法,通过投影方式,利用Rhin<)中的求取面积功能计算出汽车正投影面积为2.125 m2,代入式(1)求得最小计算域入口面积为212.5 m2,因此选定计算域入口大小为15x15 m2。同时,为防止车头距离速度入口太近而导致流动入口驻点属性呈现较大的非一致性,让速度入口适当远离车体,令车头距离入口边界20m,取整个计算域长度60m,最终取整体计算域为15x15x60m3。基于此,所建立的仿真计算域如图4-2所示。为确保车身为实体,利用体(Body)功能选取计算域边缘和车身表面,自动减去车身所在空间。

 

  图4-2仿真计算域

 

  合理的网格划分可提高仿真结果的精度,汽车车身表面曲率较大及夹角较小之处易出现较差的网格质量,甚至出现无法划分的情况,从而给求解器带来负体积。针对该情况,将车身网格局部加密,既能迅速提高网格的总体质量,又对汽车外形曲面分析得更加清晰。因此,对汽车模型采用四面体非结构化网络进行划分,对计算域采用结构化网格进行划分,最后将两者连接在一起,如图4-3所示。

 

  图4-3车身表面网格划分

 

  4.3设计变量分析与样本值范围设置

 

  本节从基本体YO线(即侧向轮廓)的角度研究了典型设计变量对气动性能的影响。并设定每个设计变量的模拟样本值范围,并为CFD数值模拟试验做准备。本文第三章中的MILA标准参考模型的初始角度是设计变量的初始角度:头底上角0度,发动机罩倾角10,前挡风玻璃倾角45,顶板倾角0度,尾底向上。翘曲角度10度。在后一篇论文中,只改变了单组变量的数值模拟计算。单个设计变量角的样本值和其余设计变量都是初始角度值。

 

  4.3.1车头底部上翘角

 

  理论研究发现,原形状的完整流线是最佳的气动形状。在实际的车辆开发中,由于车身前部的空间要求,理想的形状是无法实现的。为了获得更好的车身气动特性,车身零部件在设计过程中经常进行加工,尽可能形成流线型的造型,减少空气的面积,流畅的气流从汽车的头部。

 

  当汽车以恒定的速度行驶时,气流会以相对的速度与汽车的头部接触,而头部的形状会阻碍空气的流动。随着流量的降低,气流的流动形成了一个块状区域。根据能量守恒定律,由流动产生的动能转化为压力能量。前面的压强增加了,压强是压强。大小取决于迎风区的前部。

 

  在头部的底部,空气动力性能影响头部的前部和流经身体的底部。底部倾斜角度是头部前部与车身底部之间的过渡区域,影响了车辆下缘的分离,影响了通道的入射角度。因此,考虑到最佳的气动性能,设计车身形状的车辆是必要的。因此,在发动机的底部的角度应该有一个合理的范围。

 

  图4-4显示了车头底部上翘角度变化示意图,图中以YO线为y轴,OX所在直线为x轴,建立平面直角坐标系oxy。以α=0°为基本数值,并且参照汽车本身的实际结构原理,将α设置为[0°,10°]的确度范围,样本范围中α每变化1°时为一个样本值。

 

  图4-4车头底部上翘角度变化示意图

 

  4.3.2发动机罩倾斜角

 

  在汽车的前部,我们可以把引擎盖近似成一条直线。可以看出,引擎盖的形状角直接影响到前缘、头部高度和前角半径。因此,汽车罩在形状设计上有倾斜角度,可以有效地降低空气阻力系数。

 

  对发动机罩的变化规律进行了气动数值模拟和仿真分析。设计一种具有良好气动特性的轻型电动汽车,为电动物流车辆选择一种良好的原始气动模型具有重要意义。

 

  在汽车造型的实际设计中,车身头部的气动阻力系数在一定程度上降低。负升力的产生是由于头部高度的降低和身体周围流场的平衡被破坏。当圆弧半径达到一定尺寸时,过渡区将不再发生空气分离。值下降效果将不再明显。因此,对发动机罩倾斜角样本值设置时,不能一味地增大其倾斜角度。如图4-5所示,图中以YO线为y轴,OX所在直线为x轴,建立平面直角坐标系oxy,将D点及其他侧面轮廓线固定不变,以避免其他因素对仿真结果的干扰,图中DE与水平方向DF夹角β大小决定了发动机罩倾斜角度。以β=00为基准,根据实际车身设计要求,选择β为【00,180】角度范围做为模拟样本值,样本范围中β每变化20时为一个样本值。

 

  图4-5发动机罩倾斜角度示意图

 

  4.3.3前挡风玻璃倾斜角

 

  汽车发动机罩通常是平滑的,加速气流在其上的流动速度,然后在挡风玻璃上的第二层阻碍空气在身体表面流动,由于气流的缓慢流动,气流在转角处被分离。如图4-6所示,通过引擎盖和前风挡的气流和分离,表明了压力系数在体表面的分布。分离发生在引擎盖的后部,在发动机罩和前挡风玻璃的角度形成较大的分离区域,产生较大的负压区,然后在挡风玻璃边缘的“rumet”点重新附着。它会影响罩上空气分离点的位置和大小,以及玻璃在前挡风玻璃上边缘的三维曲率和斜度。在本研究中,引擎盖与前挡风玻璃角度的分离区域的位置主要是由于两个角度的分析和研究。

 

  (A)

 

  (B)

 

  图4-6发动机罩和前档风玻璃处的分离现象及压力系数分布示意图

 

  研究表明,当垂直面角度小于300时,前挡风玻璃的倾角(垂直平面角度)小于300,但倾角过大会使驾驶员视觉效果扭曲,减小视觉效果和舒适度;当发动机罩和前挡风玻璃(驾驶室方向上的锐角)为480时,拐角处会出现明显的压降,因此,在厢式电动物流车的造型设计中应避免上述角度。

 

  如图4-7所示,图中以YO线为y轴,OX所在直线为x轴,建立平面直角坐标系oxy,D点和其他侧轮廓线被固定,以避免其他因素干扰仿真结果,由于前挡风玻璃倾角小于30°,减阻效果不明显。因此,前挡风玻璃倾斜角度为30度,图中DG与Y轴的夹角为300,DG与DK夹角的大小决定了倾斜角度的大小。为了使空气流动更好、更好地流过机罩到前挡风玻璃,空气流量随着前挡风玻璃角的变化更为明显,在此次试验中以原始模型β=100、=30。为基准,根据实际车身设计要求,选择为【300,540】确度范围做为模拟样本值,样本范围中每变化30时为一个样本值。

 

  图4-7前档风玻璃倾斜角度变化示意图

 

  4.3.4顶盖倾斜角

 

  车身的外形可以发现,车顶往往具有前部和下部的高度特点。原因是车顶形状对车辆的气动性能有很大的影响。在设计中,屋顶有一定的倾斜角和曲率,以确保气流通过屋顶和屋顶的后端。整车的空气阻力系数直接取决于涡流区的面积,这决定了车辆后部的涡流区面积。

 

  车顶倾斜角度不仅影响车辆的气动特性,而且对车辆的后侧空间也有重要影响。如果是乘用车,车顶倾斜角度越大,乘客头部距离越短,后备箱的存储空间就会被压缩。如果是物流车辆,顶板倾角直接影响货物空间和货物集装箱的承载能力。因此,在研究屋顶倾斜度的气动性能时,应根据车体空间的实际结构进行合理设计。如图4-8所示,图中以YO线为y轴,OX所在直线为x轴,建立平面直角坐标系oxy,将L点以及其他侧面轮廓线固定不变,以避免其他因素对仿真结果的干扰,图中LN与水平方向LM夹角θ的大小决定了顶盖倾斜角度。以θ=0为基准,根据实际车身设计要求,选择θ为【00,100】角度范围做为模拟样本值,样本范围中θ每变化10时为一个样本值。

 

  图4-8顶盖倾斜角度变化示意图

 

  4.3.5车尾底部上翘角

 

  从汽车底部流到汽车底部的气流流过汽车底部。机身底部的气流被尾部分开,空气被提升形成一个尾涡。在这一点上,底部气流和顶部气流容易混合,形成较大的尾部湍流,然后增加空气动力阻力系数。为了提高汽车的气动性能,应避免汽车尾部气动性能的提高,以提高汽车尾部的气动性能。

 

  以汽车底倾角为设计变量,研究了倾角对气动性能的影响。为电动物流车辆原有的气动模型提供一个合适的角度是非常重要的。同时,它也会影响到通过性的角度。从形状本身来说,它不允许底部的汽车显示夸张的角度。

 

  图4-9车尾底部上翘倾斜角度变化示意图

 

  如图4-9所示,图中以YO线为y轴,OX所在直线为x轴,建立平面直角坐标系oxy。点和其他侧轮廓线是固定的,以避免干扰其他因素对仿真结果,图中OQ与水平方向OS夹角的大小决定了车尾底部上翘角度。以=00为基准,根据实际车身设计要求,选择为【00,100】角度范围做为模拟样本值,样本范围中每变化10时为一个样本值。

 

  4.4设计变量数值模拟结果分析

 

  4.4.1车头底部上翘角

 

  对MIRA标准模型进行数值模拟试验,在设计变量α为【00,100】范围内,以α=00为基准每变化10的样本值进行CFD数值模拟,得到其值随α角度变化规律,如图4-10所示。随着α角度增大,气动阻力系数呈持续减小趋势,在样本值范围内α=100时,最大变化值△=0.0459;由此说明增大车头底部上翘角的角度对降低气动阻力效果明显,α倾斜角度对整车气动阻力降低最大贡献值为12.42%。

 

  倾斜角度α/(00)

 

  图4-10气动阻力系数随α角度变化规律

 

  图4-11是汽车底部上升角的速度图。结果表明,随着头部翘起角的增大,前头的前端面积减小,头部区域的低速气流减少。随着底部翘起角的增大,气流通过头底角加速,减小了块区正压和气流。在车辆头部的下边缘处减弱或不分离,进一步降低气动阻力系数。

 

  图4-11车头底部上翘角度变化速度图

 

  4.4.2发动机罩倾斜角

 

  以原始模型前挡风玻璃=450为基准,分别模拟了β在【00,180]样本值范围内取值00、20、40、60、80、100、120、140、160和180时的发动机罩倾斜角的MIRA模型外流场情况,得到其气动阻力随β角度变化规律,如图4-12所示。随着β角度增大,气动阻力系数变化值呈持续减小趋势,随着角度进一步增大值从β=60开始变化趋势渐缓,β=160后变化趋势不再明显。在本次样本值范围内β=18“时,最大变化值△=-0.0594;β倾斜角度对整车气动阻力降低最大贡献值为16.07%。

 

  倾斜角度β/(0)

 

  图4-12气动阻力系数随β角度变化规律

 

  图4-13随着发动机罩角度的改变,头部的前迎风面积随着罩的角度增大而减小,使得气流向发动机流动更加平滑,过渡位置和负压区域中的DEC分离。发动机罩倾角的增大可以更好地引导流动方向。上流会延迟和减弱罩上气流的分离,减小前后压差,从而降低气动阻力系数。

 

  图4-13发动机罩倾斜角度变化压力云图

 

  4.4.3前挡风玻璃倾斜角

 

  为了让气流更多、更好的通过发动机罩流经到前挡风玻璃,使气流随前挡风玻璃角度变化更加明显,在此次试验中以原始模型发动机罩β=100为基准,分别模拟了为[300,540]样本范围中每变化30时为一个样本值时的前挡风玻璃倾斜角的MIRA模型外流场情况,得到其气动阻力随角度变化规律,如图4-14所示。

 

  图:4-14

 

  随着角度增大,气动阻力系数呈持续减小趋势,具体表现为在=(300,450)范围区间内,呈缓慢降低趋势,在=X45 0,510]范围区间,气动阻力系数变化最为剧烈,之后变化趋势重新减缓,在本次样本值范围内=54“时,气动阻力系数最大变化值△=-0.1208;倾斜角度对整车气动阻力降低最大贡献值为29.94%。

 

  图4-15显示了前挡风玻璃不同倾角下压力云图的变化。由于前挡风玻璃角的增大,气流遮挡的力变小,角处正压的大小和面积逐渐减小,流速逐渐增大,压力又可转化为动能。减少分离区域并减少气动阻力系统的数量,同时前挡风玻璃倾斜角度增大,上缘气流能够更好的过渡到顶盖。

 

  图4-15前档风玻璃倾斜角度变化压力云图

 

  4.4.4顶盖倾斜角

 

  对MIRA标准模型顶盖倾斜角θ为【00,100】范围内的样本值进行CFD数值模拟,得到其值随e角度变化规律,如图4-16所示。随着e角度增大,气动阻力系数呈持续减小趋势,且呈现出一定的均匀变化规律,其最小值=0.2967;在样本值范围内θ=100时,气动阻力系数最大变化值△=-0.0728,θ倾斜角度对整车气动阻力降低最大贡献值为19.7%。

 

  结果表明,车顶具有一定的倾角,可以有效地减小气动阻力。倾斜屋顶模型的汽车在相同形状下比传统汽车具有更好的空气动力特性。随着顶盖倾角的增大,车辆的气动阻力系数越低,角度越大,气动阻力越小。

 

  倾斜角度θ/(0)

 

  图4-16气动阻力系数随θ角度变化规律

 

  图4-17顶盖倾斜角度变化湍流动能图

 

  图4-17为顶盖斜角度为00、20、40、60、80、100时湍流动能变化图,与紊流能量相比,可以增加前挡风玻璃与顶盖的分离,不利于气动阻力的减小。这是因为标准模型在挡风玻璃和前转角上没有过渡角,但在实际车身形状的拐角处有平滑过渡。分离将相应减少。车顶倾角对外部流场的主要影响是车辆尾部。随着倾角的增加,随着机体到达尾端,空气分离逐渐减少,后部面积减小,尾部紊流面积减小,尾湍动能减小。降低车辆的气动阻力系数的主要原因是顶盖的倾角。

 

  4.5 VAN式电动物流车设计原型构建

 

  通过对汽车气动设计气动特性的研究,得到了设计变量范围内最低空气阻力系数的组合,证明了该模型具有更好的气动性能。但在实际人体建模中,不仅需要利用实验数据和参考规则来设计人体模型,还需要考虑工程和美学模型的原理,考虑人体模型设计实验和实际因素。本节的主要内容在相似模型标准参考模型研究结果中应用,对这些设计变量的约束条件,考虑到物流车辆和电动汽车的范模型特征,建立了货车选择。具有低阻特性的RIC物流车辆设计原型。

 

  4.5.1设计原型设计变量角度值确定

 

  本文所构建设计原型以某普通VAN式物流车长4850mm、宽1900mm、高2250mm尺寸作为参考,同时考虑电动汽车较短的前悬距离特征,前悬距离较之减短100mm。

 

  在研究样本值范围内,各设计变量最低的气动阻力系数样本值取值为:车头底部上翘角α=100,发动机罩倾斜角度(本文设计对象为电动物流车,其车身设计不具有发动机罩这一结构名词,但为方便理解,本文后面关于此部位依然沿用这一名称)β=180,前挡风玻璃倾斜角度=540,顶盖倾斜角度θ=100,车尾底部上翘角=40,基于这些观点设计原型。在车顶倾斜角的研究结果表明,屋顶倾斜角越大,空气阻力越小,作为一个物流,即板条倾角,空气动力学越好,越好。但集装箱的形状直接决定了电动物流车辆的负荷能力。在盒子的顶部有一定的角度,可以有效降低车辆气动阻力系数,但顶部的包装设计也旨在确保电动汽车物流承载能力不受影响,角度小于空气动力学意义,和损耗角太大负载容量弊大于利。因此,根据实际情况对货箱顶部倾斜角度θ重新取值,θ=20通过计算比对,货箱顶部倾斜角度为20时,货箱实际载货能力降低3.26%,与之相应的空气动力学性能理想状况下可提升6.34%。

 

  图4-18为综合各方面因素后,建立的VAN式电动物流车设计原型。

 

  图4-18设计原型

 

  4.5.2设计原型空气动力学分析

 

  第四章,根据原气动特性模型的设计过程,根据各种因素建立了货车的设计原型。用CFD数值模拟试验验证设计原型,以达到良好的气动设计原型的目标。如果满足设计目标,在原型设计的基础上设计van物流车,否则应重新设计变量的最优组合,将基本数据更新为原型of原型设计,符合良好的气动特性。本节将重点讨论设计原型的CFD数值模拟试验,并分析其气动特性,以确定其是否具有较低的气动阻力以满足研究目的。

 

  与范类型电动物流汽车设计原型仿真试验模型,因为设计原型和米拉标准模型大小不同,所以第三章使用计算域大小等等不再适合测试,但CFD数值模拟是一个强大的半经验性质的学科,虽然数据大小是不同的,但可以继续使用基于计算域的方法,根据第三章数值模拟实验的经验,利用ANSYS数值模拟,计算域尺寸长、宽、高分别取10倍车长,10倍车宽和7倍车高。阻塞比。为了保证网格与人体几何形状的拟合,在人体表面生成6层边界层网格,并在模型附近加密3层的密度盒,以提高计算精度。本文取函数估算值为30,通过自适应后的网格数量为390万。

 

  求解器参数设置基本相同,3D求解器以FLUENT方式进行选择和标准k-模型方程;入口边界为来流方向的车速值3Om/s,出口出口选用压力出口,相对压力为OPA,地面为流动边界条件,取车速值3Om/s,车身和其他通道壁的表面是非穿透的和不滑移的实心壁条件。

 

  数值模拟在326步结束时完成,并收敛。样机的气动阻力系数C值为0.3739,普通轻型载货汽车的抗风系数在0.5~0.7范围内。因此,本文所获得的模型符合设计样机,具有良好的气动性能。

 

  4.6本章小结

 

  本章主要讨论基于MILA标准模型的设计变量对车辆气动性能的影响。在考虑实际因素和现有研究数据的基础上,选择了YO line的设计变量,确定了研究样本的范围。通过直接回到MIRA国际标准模型的CFD数值模拟,通过设计变角的变化,分析了气动性能的变化规律,为早期设计选择的利益。气动性能的原型为汽车空气动力学理论研究提供了理论依据和贡献。结果表明,该方法可以提高车辆的气动性能,提高气动阻力系数。但是,在增加车尾底部的上侧角后,会增加空气动力阻力系数。为汽车空气动力学理论的研究提供了理论依据。最后根据分析结果建立了VAN型轻型电动物流车的原型,验证了原型的气动性能。

 

  5以设计原型为基础的WAN式电动物流车造型设计

 

  5.1传统与电动汽车区别

 

  现有的电动物流车大多是以燃料汽车为基础进行逆向开发的,因此电动物流车辆的造型还没有形成其自身的显著特点。随着电动汽车技术的突破和机械结构的简化,电动物流车辆造型设计的自由度有了很大的提高。从整个电动汽车的设计发展来看,电动汽车与传统汽车相比,在结构与空间、集成与智能化等方面存在很大差异,这些因素会对外观设计产生很大的影响。电动汽车的外形。

 

  1)结构和空间不同

 

  电动汽车和传统汽车的根本区别在于,它们的驱动方式不同。传统汽车在使用汽油发动机和柴油发动机的燃料后,通过离合器、变速箱和传动装置传递能量,最终驱动汽车。电动汽车通过电池储存能量,将电力输送到发动机,最终驱动汽车。因此,在能量转移过程中,电动汽车不需要采用大型的机械传动系统,而采用小型电机代替传统的大型汽车发动机。因此,电动汽车的机房空间相对减少,前端长度缩短,前悬架距离缩短,车身比例更协调。

 

  传统汽车的格栅将在电动汽车的设计中消失。由于格栅是由发动机冷却产生的,这是传统内燃机技术的一个标志,但在电机被电机取代后,不再需要更大的发动机来冷却电机入口区域,而且从进气格栅流也引起了诱导阻力。因此,传统的格栅将被电动汽车取代。在电动汽车的设计中,传统的进气格栅结构弱化甚至省略。设计师应该运用创造性思维来填补这一空白,从而形成汽车的特点和新特性。

 

  2)集成

 

  在未来,电动汽车技术发展的主要方向是集成技术。集成是电动汽车底盘通过线控技术的设计。它可以大大简化底盘传动系统的结构,大大提高底盘的平整度,并从汽车空气动力学角度为电动汽车提供减阻设计。在较好的条件下,我们可以从外观造型的角度为电动汽车设计提供更多的建模自由。如图5-1所示,传统的底盘和电动汽车底盘与光滑底盘进行比较。

 

  图5-1传统汽车与电动汽车底盘

 

  电动汽车采用集成电路控制的电子技术将更小的体积控制元件和插座的延伸,与软件界面类似,方向盘可以与车轮相连,从而使身体空间得以释放,因为传统的机械。更换传动结构。由于电动汽车不再需要大型的机械传动系统,它们已经取代了传统的小型发动机。传统汽车独特的机房将逐渐消失。集成技术将使未来的电动汽车与电动机、刹车和悬挂系统更加一体化。车架和减震器集成在车轮腔内,如图5-2所示,Heulez将是电动汽车集成轮,极大地释放了汽车机房和底盘传动系统的空间。一般的布局变化将影响电动汽车的建模,进而改变电动汽车的气动性能,尤其是进气格栅的消失和更光滑的底盘(不受悬挂和排气系统的影响)可以减少AER。汽车的动态阻力。

 

  图5-2 Heuliez will电动汽车集成车轮

 

  在未来,电动汽车技术发展的必然方向是智能化。汽车报警系统从防抱死制动系统、先进的停车系统、高速巡航到语音控制、人工智能系统等,在汽车安全与人机交互中起着非常重要的作用。随着新型传感器技术、通信技术、实时识别技术、安全技术和人工智能的发展,未来的汽车将成为新的传感器技术、实时通信技术、发展的我,最终成为现实。识别技术、安全技术和安全技术的发展。目前,传统汽车是由科学技术开发的。基于传感器技术和识别技术的主动安全防撞模块并不完善。更多的是在模型结构中设置缓冲或能量吸收箱,以减少碰撞前后的冲击强度,并保护驾驶员的被动安全。因此,实现“零碰撞”目标的未来电动汽车智能安全系统将突破模型结构的局限,减少被动安全设计的主体空间,对模型的整体外观有很大的影响。然后为电动汽车的设计提供更多的空间。

 

  5.2 VAN式物流车造型设计特点分析

 

  5.2.1 VAN式物流车特点

 

  在维基百科的词条中,van指的是一辆货车。用于运输货物或汽车,它位于身体的基础上的大小和重量,和定位的SUV和普通汽车,不到一辆卡车(欧美国家没有52种轻型卡车,根据负载分为介质)。卡片,重卡),和国内标准光感。一个卡片或一个光访问者是相似的。该模型由欧美发达国家开发,但在国内市场上得到了充分的发展和应用。

 

  基于VAN类型的原始设计概念,模型平台具有系列化、泛化和模块化的特点。在国内生产过程中,设计了客车、封闭式货车、救援车辆和特种工程车辆。

 

  在传统的物流运输行业中,重型卡车和中型轻型卡车是物流运输的主要方式。然而,随着电子商务的普及,国内快递物流行业的快速发展打破了传统物流行业的单一运输特征,沉重的负荷和长距离的发展。现代物流运输是以传统的基础为基础,涵盖了小批量、多频、短距离的特点。物流运输环境分为城际物流运输、郊区物流运输和城市物流运输、物流模式市场细分、物流模式专业化程度高。因此,在微观上有一点小到大到重型卡车的物流模式,以适应不同的物流环境,模型车型因其造型造型、空间宽敞、承载能力强,在竞争力的作用上并没有丧失。随着越来越多的车辆被用于短途汽车的运输和配送,它主要服务于城市物流的市场部分,具有实用性、安全性、舒适性和灵活性等优势。

 

  图5-3 VAN式物流车型

 

  随着城市物流市场的繁荣和发展,货车是一种特殊的城市物流和交通工具,具有广阔的市场空间。在这种背景下,越来越多的汽车制造商对中国市场持乐观态度。在第66届汉诺威车展(IAA)中,新推出的卡夫(kraft):一款新产品,第一款是范型,是汉诺威的首款车型。在外观模型中,采用家庭轿车前部,整体造型稳定、克制。正进气格栅是一种开放式镀铬工艺,与两侧的头灯形状相连,横向稳定性进一步提高。与此同时,LED前灯增强了车辆的精神,在汽车的前部使用黑色油漆分离车身,从而丰富了车辆的视觉水平。在装载空间中,也设计了快递舱的交货空间和装卸货物。在2017年,大众汽车公司的新汽车赢得了货车的荣誉,成为一辆新车。

 

  图5-4大众全新Crafter

 

  具体来说,VAN型物流车有以下几点:

 

  1)van logistics car大部分的外观都是追求简单、简单,并将颜色作为主要的车身颜色涂上颜色,如白色、银灰色、银色、蓝色,使车辆清晰,对大气的视觉感知。它类似于两种类型的商用车,都追求简单时尚的造型语言,可以在造型设计的过程中借鉴商业车辆的造型元素。

 

  2)货车体积小,安全可靠,适合短途运输。这辆厢式货车比轻型卡车有优势,它的尺寸比普通SUV稍大一点。较小的体型可以很好地适应城市交通拥挤和复杂多变的道路状况。结合稳定安全的驾驶性能,城市高速公路可以快速、快速地行驶,提高货物运输的效率。与此同时,箱体的顶部、侧面和尾部完全封闭在设计中。阀体材质为优质钢。可以保证货物运输的安全。

 

  3)货车价格低,价格高。国内快递物流使用的货车一般从几十到几万辆。它是一种高模型结构,性能优良,维修方便,性价比高。

 

  目前,我国城市物流业正面临新一轮的爆炸式发展。然而,由于城市交通拥堵日益严重,许多城市对货车进入核心城市都有严格的限制,货车的载客量比普通的轻卡要小。它更符合实际的物流运输。外观设计与乘用车密切相关。它在城市物流配送市场具有不可替代的地位。随着电动汽车造型设计的发展和研究,面包车的开发将会取得突破性进展。

 

  5.2.2现有VAN式电动物流车造型设计分析

 

  1)Benz Vision Van

 

  梅赛德斯-奔驰,世界上最大的汽车制造商之一,发布了全新的货车纯电动物流概念车奔驰Van Van在2016。整车造型充满了未来主义,集成前挡风玻璃和传统进气格栅设计为一种集成LED矩阵(通过LED矩阵与周围环境进行信息交换)的黑色碳纤维显示面板。这款车有一种全新的曲面设计语言,充满了未来色彩。表面光滑平整,仓库部分全封闭。整个汽车完全符合全新的设计语言“美学A”,这是梅赛德斯追求的纯设计理念,即由线条元素留下的形状比例和更感性的语言类型相结合。奔驰VIN厢式车不再能找到一条非常锋利的特征线,而不是一个完整而有机的面容,具有光滑的表面、柔软的过渡、自由的弹力,给人一种柔和的视觉感,使人“温柔”、“友好”的联想,非常符合未来电动物流车的需要。“人与自然和谐共处”的符号概念如图5-5所示。

 

  图5-5 Vision Van概念物流车

 

  从空气动力学的角度来看,梅赛德斯-奔驰Van Van是一个完整的、有机的感性设计,消除车身的转弯线,侧方围绕,车头和侧面,背面和侧面,在集装箱在顶部和风向之前。Hield等采用平滑过渡,有效地减少了空气阻力系数,使用了大面积的挡风玻璃和褪色的门把手和相机后视镜。同时,光滑、柔软、过渡,自由与伸展的感觉和鲜艳的色彩搭配,造型语言体现了节能、清洁、高效、自然和谐的特点,使人感到“极低”的视觉。必须说,梅赛德斯已经重新定义了未来的城市物流。

 

  2)依维柯Vision

 

  这款概念车于2016年在北京车展上亮相,作为一款概念车来表达易威未来的设计理念。如图5-6所示,iveco视觉体正、hood、进气格栅和前挡板通过水平线分离,以提高机体的稳定性和品牌概念、安全性、可靠性和IVCO的能力。前面。与其他电动汽车不同,格栅在设计中完全被碳黑纤维所取代或取代。易维可保持前向气体网格,设计阵列进气口。这使得整车看起来很内向,同时保证了足够的内部循环空气。在浮雕风格的黑色浮雕下,增加了交叉元素,增强了车辆的立体感觉。LED灯似乎已经成为电动汽车,iveco也不例外。它的“P”LED前灯是细长的,扁平的,环绕着整个前灯,使它看起来很强大的未来。

 

  图5-6依维柯Vision

 

  5.3以设计原型为基础的VAN式电动物流车造型设计实践

 

  5.3.1设计定位

 

  本文主要研究城市物流与运输市场。随着电子商务产业带动物流业的发展,城市物流运输提出了一种新的物流车辆“3S”标准,即“智能”、小(轻、紧凑)、特殊(专业化)。由于小批量、多频运输的特点,物流车辆的规模和装载能力的需求再次提高。交通方式相对灵活、机动,城市道路交通条件复杂多变,对车辆的整体性能要求较高。城市物流的分布类型、分布模式、分布对象和运行组织各不相同。车辆应根据不同的专业设计。同时,在现有城市环境发展的要求下,提高了对配送车辆的密封性、环保性和美观性的要求。图5-8显示了城市物流和运输的特点。

 

  图5-8城市物流运输特点

 

  5.3.2驾驶室造型设计

 

  在完成设计原型验证实验数据的气动性能后,结果表明基于设计变量约束设计的原型机的气动阻力系数较低,满足设计要求。在建模和设计的初期,它具有良好的气动特性。在原型的基础上,根据设计和定位要求进行了货车的设计和详细描述。在设计过程中,严格保证原模型的低风阻力,保证电动物流车辆的最终形状具有良好的气动特性,并完成设计实践。

 

  该设计实践的主要目的是建立一个具有快速、智能特征的电动物流车辆模型。从空气动力学的角度出发,选择了一个良好的气动设计原型,并进行了气动设计分析,设计了具有低空气阻力的人体模型。这是身体在快速灵活的身体内表现的体现。从外观设计的角度,我们希望通过流畅的线条和简洁的形式语言,快速而生动地表达身体的视觉特征。

 

  立面设计分为三个部分。头灯组和引擎盖由上体形状、底部进气格栅和前栅栏的下体形状组成。如图5-9所示,进行了正面造型设计。

 

  图5-9车身前脸造型设计

 

  通过变形和边坡设计、视觉张力的形成表面的表,比如使用变形和倾向于盖盖和前大灯组,为了使商标标识从中间中间形式运动的趋势,从中间到两边,从窄到宽,这个运动趋势很容易与气体有关。在流动和汽车相遇后,视觉印象在车身表面流动,突出电动汽车的智能和快速视觉效果。黑炭纤维材料面板是目前电动汽车造型设计的潮流。由于不需要考虑发动机散热功能,因此,在设计中取消了进气格栅结构,以及黑色碳纤维材料在引擎盖上切割正造型,与前挡风玻璃的视觉组合齐平,并具有一定的外观。视觉扩展。影响和形状在科学和技术的意义上。

 

  5.3.3车灯造型设计

 

  目前,LED灯因其体积小、亮度高、造型丰富,在汽车前照灯的设计中增加了越来越多的LED日光灯元件,LED,无论是传统的灯造型,都带来了更多的创新和应用的灯的造型。汽车或新能源电动汽车。

 

  该设计的头灯设计为关灯,光线清晰,狭窄,狭窄,它看起来像人的眼睛,充满了进取精神,使车辆更时尚。如图5-10所示,给出了LED日、夜间交通灯的照明效果、转向灯的照明效果以及近、近光的照明效果。

 

  底部雾灯的设计风格应与大型灯组的形状设计一致,使整车的设计具有相同的设计逻辑,形成整体的形状回声。因此,在圆形灯座的基础上设计了类似于头灯组形状和倾角的梯形形状设计。如图5-11所示,雾和车头灯以不同的角度形成。

 

  图5-10车灯造型设计

 

  图5-11雾灯与大灯造型设计

 

  5.3.4轮毅设计

 

  作为驱动系统的重要组成部分,它起着轴承、转向、驱动和制动的作用。性能将直接影响车辆的安全、运行的稳定性和车辆的舒适性。同时,随着市场的需求和个性化的追求,汽车消费者的车轮作为汽车外观造型的重要组成部分,不同风格的车轮将会极大地影响造型风格的模型。

 

  在车轮的设计中,采用双层玻璃环和带轮,通过反射和折射来创造未来的视觉效果,从而提高了车辆的技术意识。车轮易中心是电子物流汽车品牌的标志,以提高其质量。内轮用于支撑结构和材料,以确保车轮的刚度和强度。如图5-12所示,是车轮效应和爆炸结构图。

 

  图5-12轮毅造型设计

 

  5.3.5整车效果展示

 

  流线型设计使车辆模型智能化、平滑。在色彩的色彩上,纯银作为蓝色的主要颜色,结合电动汽车清洁能源,自然和谐的主题,以黑色兜帽碳纤维板、挡风玻璃等为辅助色,增加车身的重量。以下是电动物流车最终设计方案的结果。

 

  图5-13效果展示图

 

  5.4整车空气动力学气动特性验证与分析

 

  基于原始气动特性模型的设计过程的最后一步是通过CFD数值模拟对最终设计的空气动力特性与设计原型进行比较,以验证设计目标是否满足。由于最终的建模模型具有与设计原型相同的外形尺寸,所以在4.5.2节中详细介绍了CFD数值模拟在测试流程、流体域、网格参数设置、求解器设置和设计原型中的应用。892步后完成数值模拟的迭代,得到计算结果。末级车辆气动阻力系数值为0.4297,相比于设计原型值0.3739,增大了0.0558,而一般VAN式车型风阻系数在0.5至0.7范围内,因此,它满足设计目标,具有良好的气动性能。如表5-1所示,比较了设计原型和最终成型的气动阻力系数的计算结果。

 

  表5-1气动阻力系数计算结果对比

 

  模型气动阻力系数所受阻力设计原型0.373957.59最终造型0.429759.08

 

  图5-14压力分布图

 

  如图5-14所示,示出了压力分布图。可见,整个车辆的大正压主要集中在汽车前迎风区域。该设计原型可以通过改变发动机罩角度和车头底部的角度,有效地减小汽车头的前迎风面积,从而减小汽车头的正压面积。最终的设计优化了顶部格栅的倾角,使得气流能够更好地过渡到发动机罩并增加气流的乘坐舒适性。

 

  设计原型和头部底部的最终造型是合理的值,使得该区域的空气分离现象明显改善。它具有较小的负压面积,使气流更适合于底部,这有利于气动阻力系数的减小。机罩和前挡风玻璃之间的过渡区。β=180,γ=540的角度组合使得发动机罩和前挡风玻璃之间的角度仅为280。空气流被前挡风玻璃挡住,尽管气流仍然被前挡风玻璃挡住,但是较小的角度使得气流的一部分阻力较小。过渡区表现为浅绿色至浅黄色的正压,压力值较小。

 

  在顶部导盖顶部和容器顶部形成一个小负压区域。当容器的顶部具有一定角度时,这是容器前部和导向盖之间的负角度。

 

  图5-15湍流动能图

 

  如图5-15为湍流动能图。最终形成于较小区域的湍流模型的前端,以00红至黄色湍流区域的发动机罩倾角为标准模型,与浅蓝色湍流区的最终形态相比,湍流动能较低。发动机底部的上倾角改善了气流的分离,使气流更平稳地引导到汽车底部,使底部气流场处于良好状态。在风挡玻璃中,坡角的增加减小了气流阻塞的角度位置,空气分离现象减弱,湍流区的转向点减小,大部分的风屏区域没有湍流。在前挡风玻璃的上部,每个层的气流都是有序的。直线的形状符合空气流量曲线,有效地降低了空气阻力系数。

 

  在最终模型的最后,由于传统的容器是一个矩形的立方体,所以在物流车辆后面通常会形成很强的气流分离,而湍流强度和尺度都很大。设计原型采用槽角形状设计,减少了容器后部湍流区域的表面积,降低了气动阻力,建立了模型。优化设计合适的容器的后端显示伸长它的功能是引导气流远离汽车的尾部,延迟气流的分离,减少的合理价值上升角底部的尾端。尾部的压力差减小了湍流强度和湍流度。流速使车辆后部的动能保持为黄色。

 

  综上所述,基于原模型van电动物流车设计实践的气动特性,可以保持低姿态气动阻力系数的形状,车辆气动性能良好,达到了设计目的。

 

  5.5本章小结

 

  本章首先分析了电动汽车与传统汽车在结构和造型上的差异,界定了电动汽车模型的特点,分析了货车在城市物流和运输中的优势,研究了电动汽车在城市物流中的优势。分析了电动汽车的建模设计,并给出了实例,分析了电动汽车的设计。

 

  在设计原型的基础上,进行了货车的设计实践。最后,从驾驶室建模、侧面建模、集装箱建模、车头灯和车轮造型等方面阐述了最终设计。最后,电动物流车的模型设计快速、智能化、干净、自然、富有。科学技术意识的建模特征。最后进行气动分析,CFD数值模拟试验的气动阻力系数为0.4297,使电动汽车具有新的外形和良好的气动特性。提高电动物流车辆的行驶里程和降低能耗具有积极意义。

 

  6总结与展望

 

  6.1全文总结

 

  电子商务的普及带来了城市物流的繁荣和城市物流汽车市场的发展。城市交通拥堵问题日益严重。为了缓解交通压力,越来越多的城市严格限制重型卡车和轻型卡车,而货车将成为城市的物流运输。掌握汽车模型。同时,针对电动物流车辆的节能环保,提高其耐久性,采用一种基于原有气动特性模型的新型模型设计方法,完成了翼型EL的新型模型设计。仅采用0.4297空气阻力系数的电气控制物流车辆,从外观和造型角度减少了能量损失。本研究的主要内容和结论如下:

 

  (1)通过对汽车空气动力学理论的研究,阐明了空气动力学对车身形状和性能的重要性,分析了气动阻力的构成和影响。结果表明,该模型的能量损失约为50%,克服了气动阻力。

 

  (2)以MILA国际标准模型为参考对象,对CFD数值模拟方法的拓扑重构、网格划分、边界条件设置和控制方程选择步骤进行了分析和验证,掌握了计算方法。流体动力学证明了本文所选CFD数值模拟方法的可靠性。性和诚实是后续研究和分析的基础。

 

  (3)对直后溜溜线的5个设计变量进行了仿真分析,分析了设计变量对气动特性影响的变化规律。结果表明,气动阻力系数逐渐减小,气动阻力系数减小,气动阻力为40。

 

  (4)分析研究电动汽车与传统汽车的结构与造型的区别。基于MILA标准模型设计变量的分析结果,构建了0.3739型电动物流车的设计原型。

 

  (5)分析了货车在城市物流运输中的优势和特点,在设计原型的基础上设计了车头、侧面和集装箱。设计了一种快速、智能、清洁、自然的外观造型特征和气动阻力系数。值为0.4297的VAN式电动物流车。

 

  6.2研究展望

 

  本文试图在建模的早期引入空气动力学概念,设计出具有良好气动特性的新外形,缩短开发周期,降低设计成本。虽然在标准模型设计变量上进行了大量的仿真试验和分析,得到了相关的外部流场变化。然而,对于复杂的、更大的建模空间和更高的创作自由度,本文的内容只是研究的一小部分,存在一些不足之处。在本文中,可以进一步发展和完善以下三个方面:

 

  (1)在对MILA标准模型的分析中,由于计算量大、时间有限,分析了单个设计变量的气动特性。在后续的研究中,设计变量之间的交互作用可以通过交叉模拟来模拟,以确定一个更好的设计原型。

 

  (2)车辆设计完成后,可以对进气格栅、前翼板、后视镜、货箱等细节进行详细的气动优化设计,进一步降低气动阻力系数。

 

  (3)对于电动汽车物流,由于其独特的结构和造型特点,创造空间更大,如果条件允许,可以更大胆的设计电动汽车物流的气动造型,以区别于传统的汽车设计。一种具有明显电动汽车特性的货车。

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