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工程服务: 车辆CFD模拟分析

车辆CFD模拟分析

CFD是计算流体动力学(Computational FLuid Dynamics)的英文名称的简写。在过去的几十年中,随着计算机技术的发展,CFD被越来越多的应用到了汽车设计中。

汽车空气动力学研究主要有两种方法, 一种是进行风洞试验; 另一种是利用CFD程序进行数值模拟。传统的风洞试验结果一般可靠性比较高, 但由于它有许多局限性, 如风洞试验成本高、周期长、需要制作一系列油泥模型等, 阻碍了它在汽车设计中的应用。另外,在风洞试验时,我们只能在有限个截面和有限个点处测得速度、压力和温度值,而不可能获得整个流场中任意点的详细信息。为了观测整车的流场结构, 只能依靠一些定性手段, 如烟流法、油膜法和丝带法。要精确研究某些复杂流动现象, 如层流向湍流的转变、拖拽涡形成与发展、尾部涡系结构等, 测出这些流动的流场参数, 测量截面选取很大程度上依靠经验, 这样使得精确研究这些复杂流动及其机理变得非常困难。

与风洞试验相反,CFD精度比不上风洞试验,但却几乎克服了它的所有局限性。目前,CFD可以分析从层流到湍流、定常到非定常、不可压到可压、无粘到有粘的几乎所有的流动现象。

CAD技术与CFD的结合可以使得新车型的空气动力学设计周期大大缩短。由于CFD可以方便灵活地改变初始条件、边界条件以及几何边界条件, 并且可以获得整个流场任意点处的详细信息, 使得研究清楚流动机理变得可行。对某种车型的空气动力性能优选更加快速有效

我们提供的CFD技术在车辆设计中的应用包括

  • 汽车整车外流场分析
  • 汽车车厢内流场分析
  • 挡风玻璃除霜除雾分析
  • 进、排气歧管内流场分析
  • 排气净化器内流场分析
  • 汽车风扇的流场分析
  • 扭矩转换器的流场分析
  • 换热器内流场分析
  • 后视镜外流场分析
  • 油箱自由表面分析
  • 燃料电池内流场分析
  • 电磁控制装置和半导体装置的散热分析
  • 发动机舱热管理分析
  • 发动机燃烧室热流分析
  • 发动机进排气效率评价分析
  • 发动机缸体内流场分析
  • 发动机水套流体分析;

案例分析

案例1.汽车整车外流场分析

利用CFD技术对赛车的车身外流场进行CFD分析,能够获取整个车身的升力系数CL和阻力系数CD,以评价整车结构和性能的优劣,从而为改进车身结构提供依据。在CFD技术出现前,这项工作必须通过大型风洞物理实验来评价整车性能。而应用CFD技术,能够大幅缩短开发周期,降低开发成本,优化车体结构,提高整车性能。

案例2.车厢内流场分析及环境控制

利用CFD技术对车厢内流场进行分析,能够求得车厢内的温度场、速度场和压力场的分布状态,并且能够考虑人体发热对车厢内温度场的影响,以评价空调系统位置和性能的优劣,为更好地控制车厢内环境温度和空调参数提供依据。

案例3.挡风玻璃除霜除雾分析

利用CFD技术对汽车挡风玻璃除霜除雾进行CFD分析,能够求得玻璃表面的温度场、速度场和压力场的分布状态,以验证除霜装置的结构和性能优劣,并为改进结构和确定工艺参数提供依据。

案例4.进、排气歧管内流场分析

利用CFD技术对进、排气歧管内流场进行CFD分析,能够求得管道内的压力场和速度场的分布,以及压力损失等,以验证管道结构和性能的优劣,并为改进结构和确定合理工艺参数提供依据。

案例5.扭矩转换器的流场分析

利用CFD技术对汽车扭矩转换器进行CFD分析,能够求得内部的压力场和速度场的分布,以验证其结构和性能的优劣,并为改进结构和确定合理工艺参数提供依据。

案例6.发动机进气道内流场分析

利用CFD技术对发动机进气道内流场进行CFD分析,能够求得进气道内的压力场和速度场的分布,以及压力损失等,以验证进气道和进气阀结构和性能的优劣,并为改进结构和确定合理工艺参数提供依据。

案例7.发动机缸体内流场分析

利用CFD技术对发动机缸体内流场进行CFD分析,能够求得缸体内的温度场、速度场和压力场的分布状态,以及关键截面处的流体流量等,这为改进缸体内部结构、确定合理的冷却水流量等提供依据。同时,CFD求解得到的压力场可以作为结构分析的初始条件,对缸体结构进行流固耦合分析。