基于FLUENT的超车气动特性模拟研究

1 前言

当两辆车有超车行为时，会有额外的气动力作用在车辆上。这额外的气动力极端情况下可能会使得车辆产生突然的位移或者旋转，带来安全隐患。今天，我们做一个超车的气动特性模拟，需要注意的是本案例的模型、条件均为随意假定，不具备实际意义，仅仅提供方法思路。

2 建模与网格

对于此问题，由于涉及到模型的改变（车辆相对位置），因此可考虑三种方法来处理：动网格、嵌套网格（overset）、滑移网格。动网格最严峻的问题就是负体积，而且我们希望保持车辆壁面附近的边界层网格形状不变，动网格就有点难处理了。用嵌套网格和滑移网格相对就容易多了，本案例我们采用滑移网格。

分别建立如下的二维模型，然后进行网格装配，上部紫色 区域为动域，下部绿色 区域为静域。两个计算域之间用interface进行数据交换，分别将车道和车辆周围的网格进行细化。

3 边界与设置

启动瞬态求解器。

设置计算域右边为速度入口，模拟风洞条件，相当于静域的车辆以2m/s的速度向右行驶。设置左边为压力出口，表压0Pa。

设置计算域上下壁面为自由滑移壁面，也可考虑对称边界。

设置动域的滑移网格条件，相当于上部的车辆以3m/s的速度向右行驶，超车速度1m/s。

设置上部车辆的壁面为运动壁面，相对速度为0，表示车辆和动域的运动速度一致。

设置参考值，用以计算气动特性系数，这里我们考虑车辆的侧向力系数和旋转系数，根据以下公式计算，参考速度为来流速度，参考面积为车身前部面积。

创建两个监视器，分别监测下部静域车辆的两个系数，注意旋转系数的中心为车身中心。

在采用滑移网格条件之前，先进行静域流场的计算，获得车辆的初始气动状态，然后在启动滑移网格。

4 计算结果

静域车辆的侧向力系数和旋转系数如下。

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