微型纯电动汽车车身前围参数化设计及整车CFD分析

【摘要】：随着道路条件的改善和能源危机的加剧,微型纯电动车越来越受到人们的关注。但是续航里程太短一直制约着电动汽车发展,如今在解决续航里程不足的问题上,电池技术很难有新的突破,因而减少汽车行驶时的空气阻力成为最有效的方法,故优化纯电动汽车的空气动力性能成为未来发展的重要方向。由于纯电动汽车改变了传统的传动布局,以电力代替了普通内燃机驱动,所以前围部分不再像传统内燃机一样为了工程上的需要放置发动机各个机构及系统,这就使进气栅格、车灯等的造型样式更为多样化,这种变化又会引起整车风阻系数的变化。本文从微型纯电动车气动特性角度,以某微型纯电动车为研究对象,分析前围主要部件的造型参数对整车风阻的影响,为进一步提高微型纯电动汽车的续航里程提供参考。首先,在从微型纯电动汽车底盘及车身总布置出发,确定该车的主要参数,通过计算确定整车电机的选型和动力电池系统的布置,利用UG创建微型纯电动汽车数字模型并对其曲面进行了质量评估,确保所设计的微型纯电动汽车模型更贴合实际。其次,在已建成的微型电动汽车数字化模型周围建立合适的计算域,利用FLUENT并选择标准k??湍流模型对微型纯电动汽车外流场进行求解并分析得出该车型的基本气动特性。最后,通过参数化编程实现进气格栅、保险杠、车灯曲面相应几何形状的改变,结合CFD分析,并利用正交实验确定出进气栅格、保险杠、车灯曲面的最优参数,进而优化了微型纯电动车数字化模型,所做工作为微型纯电动车车身设计及造型改进提供了一定的依据。 【关键词】：纯电动汽车 前围造型 进气格栅参数化 CFD分析
【学位授予单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U469.72;U463.82
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-15
• 1.1 课题研究背景和意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-12
• 1.2.1 电动汽车发展历程9-10
• 1.2.2 车身气动造型发展现状10-11
• 1.2.3 参数化设计研究现状11-12
• 1.3 论文的主要内容12-15
• 第二章 空气动力学基本理论和算法分析15-24
• 2.1 车身外流场对汽车的作用15-18
• 2.1.1 汽车在流场中的受力分析15-16
• 2.1.2 流场对汽车车身的绕流特性16-18
• 2.2 汽车空气动力学CFD求解法18-19
• 2.3 汽车流体动力学方程19-20
• 2.3.1 质量守恒方程19
• 2.3.2 动量守恒方程19-20
• 2.3.3 能量守恒方程20
• 2.3.4 湍流控制方程20
• 2.4 三维流场湍流模型20-23
• 2.4.1 标准k-ε 湍流模型20-21
• 2.4.2 RNG k-ε 湍流模型21-22
• 2.4.3 Realizable k-ε湍流模型22-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第三章 微型纯电动汽车车身总布置及整车建模24-40
• 3.1 纯电动汽车与燃油汽车车身设计方法的联系与区别24-25
• 3.2 微型纯电动汽车车身总布置25-33
• 3.2.1 微型纯电动汽车整车布置型式的选择25-27
• 3.2.2 微型纯电动汽车主要参数的选择27-29
• 3.2.3 整车电机选型计算及布置29-32
• 3.2.4 整车动力电池系统的布置32-33
• 3.3 微型纯电动汽车车身曲面造型流程33-35
• 3.4 微型纯电动汽车模型的建立35-37
• 3.5 微型纯电动汽车模型的曲面质量分析37-39
• 3.6 本章小结39-40
• 第四章 微型纯电动车车身外流场数值模拟分析40-49
• 4.1 微型纯电动车车身外流场数值模拟计算流程40-45
• 4.1.1 确定微型纯电动车模型的计算域40-41
• 4.1.2 划分网格41-43
• 4.1.3 设定边界条件43-45
• 4.2 数值模拟结果与分析45-48
• 4.3 本章小结48-49
• 第五章 微型纯电动汽车前围造型优化并改进分析49-73
• 5.1 正交试验设计49-51
• 5.2 利用UG二次开发模块进行前围部件参数化设计51-53
• 5.3 进气栅格参数化设计对整车CD值的影响53-60
• 5.3.1 进气栅格参数化建模53-55
• 5.3.2 含参数化进气栅格的整车CFD分析55-60
• 5.4 保险杠部分参数化设计对整车CD值的影响60-63
• 5.4.1 保险杠参数化建模60-61
• 5.4.2 含参数化保险杠的整车CFD分析61-63
• 5.5 车灯曲面参数化设计对整车CD值的影响63-68
• 5.5.1 车灯曲面参数化建模63-64
• 5.5.2 含参数化车灯曲面的整车CFD分析64-68
• 5.6 优化改进后的微型纯电动汽车车身外流场分析68-72
• 5.7 本章小结72-73
• 第六章 总结与展望73-75
• 6.1 总结73-74
• 6.2 展望74-75
• 参考文献75-79
• 附录79-80
• 致谢80

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