[发明专利]一种汽车护风罩的气动性能仿真计算方法

摘要

本发明专利公开了一种汽车护风罩的气动性能仿真计算方法，包括步骤一、风扇护风罩实物模型建立；步骤二、计算区域设置和网格划分；步骤二、边界条件设定；步骤四、利用CFD仿真软件Fluent进行仿真计算给定风扇转速下护风罩的气动性能；步骤五、根据Fluent数值计算结果，基于涡动力学理论和叶片周围流场特性优化护风圈结构，并与实验数据对标验证模型的准确性。本发明通过对仿真计算结果后处理，利用涡动力学和风扇周边流线的特性，对护风罩的结构进行优化，从而提升风扇护风罩的性能。

主权项

1.一种汽车护风罩的气动性能仿真计算方法，为与 环形风扇相适配的 护风罩的优化设计提供一气动性能数值计算方法，其特征在于，按以下步骤实现：/n步骤一、使用三维建模软件CATIA建立冷却风扇与护风罩的几何模型，取Z轴为风扇的旋转轴，风扇旋转方向为正转方向，Z轴负方向为来流方向；/n步骤二、计算区域模型建立与网格划分，计算模型的尺寸与管道实体尺寸相一致，风扇叶片与护风圈面采用三角形网格，最大尺寸控制在5mm以内，风扇前、后缘尺寸较小，网格尺寸控制在1mm以内；整个计算域模型体网格分为5个部分，顺着流线方向依次为入口区、入口过渡区、旋转区、出口过渡区、出口区域；在旋转区和过渡区采用四面体网格；在入口区域出口区网格采用六面体网格；/n步骤三、在Gambit中设立面边界条件，包括入口边界条件，出口边界条件，监测面，交界面，风扇表面边界条件；/n步骤四、采用基于有限体积法的商业软件Fluent计算给定风扇转速下流体的纳维-斯托克斯方程，设置求解参数、边界条件、初值条件、控制方程求解器、离散方法、参考系类型、压力梯度的解耦方法；/n步骤五、根据数值计算的结果与实验数据对标，误差在可接受范围内时，可认定模型正确，若误差超出接受范围，则返回步骤二，重新调整网格再次计算；基于涡动力学和风扇周边流场特性，建立具有不同筋条几何尺寸参数护风圈模型，仿真计算得到最佳筋条布置的护风圈设计方案；/n所述步骤二中还包括进行网格无关性验证的步骤，若两套网格计算结果的偏差在1%之内，则认为计算结果与网格数量无关，无需进一步增加网格数量；/n所述步骤三中的入口边界条件采用质量入口边界条件，出口边界条件采用压力出口边界条件；/n所述步骤四中，采用基于压力求解器，先求解动量方程获得速度场，继而进行压力修正以满足连续性方程，从而保证流场同时满足动力方程与连续性方程；采用RNG k-epsilon湍流模型；采用基于格林高斯节点的速度梯度插值方案；采用SIMPLE算法进行压力-速度耦合方程求解，采用标准格式离散求解连续性方程，采用一阶迎风格式离散求解动量方程，采用二阶迎风格式离散求解湍流动能与湍流耗散率；采用多参考系方法，旋转区采用动参考系，其余区域采用静坐标系。/n