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智能格栅对车辆风阻特性的影响分析

2014/3/10    来源:cd-adapco    作者:龚旭  王俊  万力铭  况庆      
关键字:智能格栅  风阻特性仿真分析  
本文利用star ccm+对某车辆加装智能格栅后的风阻特性进行仿真分析,结果表明:智能格栅全关状态下整车风阻系数最小,随着智能格栅开启角度的增大,整车风阻系数也逐渐增加,智能格栅全开状态下整车风阻系数达到最大;智能格栅全关状态与全开相比,整车风阻系数降低了7count。采用智能格栅技术有利于降低整车风阻,改善车辆燃油经济性。

0 前言

    车辆空气动力学特性直接影响车辆的动力性、燃油经济性、操纵稳定性、乘坐舒适性和行驶安全性。车辆的气动阻力与车速的平方成正比,且气动阻力所消耗的功率和燃油又与车速的立方成正比。因此,通过空气动力学研究降低气动阻力、提高发动机燃烧效率,不仅能提高车辆的空气动力学特性,还可以改善车辆的燃油经济性。

    车辆行驶的气动阻力由压差阻力、摩擦阻力、诱导阻力、干涉阻力和内流阻力五部分组成。以前主要通过改进车身局部造型改善近车体气流流动状况降低压差阻力。但随着研究的深入,对汽车局部细节的改型已日趋成熟,大幅度的降低压差阻力变得相当困难。研究表明,内流阻力约占汽车总气动阻力的10%~18%,主要是由于气流通过车辆的冷却系统引起的。因此,改善发动机舱内部流场结构作为减阻的方案是合理可行的。

    智能格栅是汽车进气格栅装置的一种,安装在散热器前方的格栅口位置。相对普通的进气格栅,智能格栅具有可以旋转90°的电动叶片,可以根据发动机水温的高低及时调整进气格栅的进气角度,具有降低汽车风阻系数、缩短发动机升温时间、降低油耗、提高汽车动力性能等特点。如在拥堵路况下低速行驶时,进气格栅会主动开启;当车辆在高速道路保持稳定速度行驶时,进气格栅会自动关闭以获得更好的空气动力表现,提高燃油经济性。

    本文利用star ccm+对某车辆智能格栅不同开启角度(全关0°、20°、40°、60°、80°、全开90°)的气动阻力系数变化进行仿真分析,研究智能格栅对车辆整车风阻系数及机舱内流动的影口向。

1 数值计算分析

    1.1 几何模型的建立

    本文基于某车辆建立了加装智能格栅的分析模型。模型在建立过程中基本保证了与实车的一致性,包括雨刮器、后视镜、发动机舱、底盘、轮胎等复杂的结构。

    发动机舱内部结构十分复杂,存在着许多的油、水、电管道和电缆,为反映发动机舱内真实的流动特性,本文分析保留了发动机舱内部结构的真实形状,并建立计算所用的CAD模型。建模主要考虑了冷却系统、发动机体、电器系统、发动机底护板以及发动机舱内表面模型等,对于一些对流动影响不大的管道、电线等,只做了适当的简化处理,仍然保留了所有对发动机舱内部流动分析有影响的几何特征。发动机舱内部模型及智能格栅模型如图1所示。

发动机舱内部模型及智能格栅模型示意图

图1 发动机舱内部模型及智能格栅模型示意图

    1.2 计算域的确定及网格划分

    为了使计算结果更接近于汽车行驶的真实环境,对计算域的基本要求就是:计算域的边界不能对流场形成干涉,也就是说使车辆受到影响的流场完全包括在计算域内。本文仿真采用的计算域为包围车辆模型的长方体,长约为11倍车长,其中车辆车头距计算域入口为3倍车长;宽约为11倍车宽;计算域高约为6倍车高,如图2所示。

计算域示意图

图2 计算域示意图

    采用切割体网格(Trimmed Mesh)对整个计算流体域进行网格划分,对发动机舱区域使用密度盒进行加密。整车发动机舱纵对称面体网格如图3所示。

纵对称面网格示意图

图3 纵对称面网格示意图

责任编辑:程玥
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