客车车身周围流场数值模拟的空间离散化研究

客车车身周围流场数值模拟的空间离散化研究

陈斌[1]2000年在《客车车身周围流场数值模拟的空间离散化研究》文中提出客车车身周围空间离散是客车车身周围流场数值模拟研究的关键步骤之一。通过对客车车身曲线曲面数学描述方法、网格单元划分方法及目前面临问题的分析,在进行客车车身外表面数值模型建立的基础上重点进行了有限元法流场数值模拟的空间离散研究。 客车车身表面数值模型建立是客车车身周围流场数值模拟空间离散的基础。客车车身由大量相互约束的自由曲面组成,本研究利用B样条和NURBS曲线曲面,以测量试验得到的数据为原始数据,运用逆向工程原理,建立了客车车身数值模型。并研究了利用双三次曲面,对有公共交接的曲面进行光顺拼接及对三角域进行缝合。 为了对客车车身周围空间进行单元划分而得到高质量的网格单元,本研究依据空间拓扑原理,对客车车身周围三维空间进行了拓扑分区。利用客车车身数值模型提供的数据,采用代数和椭圆型方程相结合的方法,对客车车身周围三维空间进行了网格单元划分。为进一步提高网格单元的质量,提出了网格单元密度控制的指数函数控制方法。本次研究利用抛物化了的椭圆型方程,加速网格单元的划分速度。对于三维网格单元的节点编号优化,研究提出了最小节点数阵面推进法,自动进行节点编号优化。 本研究运用Visual C~(++)程序设计语言,在Windows平台上开发了3D—BusMesh软件,以客车车身数值模型建立为基础,实现了客车车身周围空间自动拓扑分区及单元划分并自动生成了网格节点—坐标、单元—节点信息。

范炜[2]2002年在《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》文中提出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1:5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”等测量手段,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UG软件的接口,将测量数据读入UG,利用UG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。 客车周围流场三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Windows98平台上编制了客车周围流场三维湍流有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。 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0.539。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23.30%。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,这里的压力系数范围在0.965至1.00之间。试验用客车前围及前风窗上部为较大的正压区,适于布置进气通风口。客车的出气口可取在后窗柱上,这里的负压系数为-0.240。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0.88%,绝大部分测压试验数据的偏差均在1%以内,这说明客车模型风洞试验数据的精度较高。

陈斌, 高利[3]2002年在《客车流场数值仿真的空间离散化系统开发》文中指出客车车身周围三维拓扑空间的离散化是客车周围流场数值仿真的基础。研究利用 Visu-al C+ +在 Windows上开发 3D- Bus Mesh软件 ,以完成车身周围三维拓扑空间离散工作并生成有限元数值仿真需要的单元和节点信息数据文件。实践表明 ,软件具有高效、实用和方便的特点。

参考文献:

[1]. 客车车身周围流场数值模拟的空间离散化研究[D]. 陈斌. 长安大学. 2000

[2]. 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[D]. 范炜. 长安大学. 2002

[3]. 客车流场数值仿真的空间离散化系统开发[J]. 陈斌, 高利. 客车技术与研究. 2002

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