本田節能賽車車殼設計與仿真分析

呂金星，張富坤，王曉紅，梁媛媛，孔超

（1.天津職業技術師范大學，天津 300222；2.青島市技師學院，山東 青島 266229；3.上汽通用五菱汽車股份有限公司青島分公司，山東 青島 266001）

前言

針對節能主題，本田公司創立了Honda中國節能競技大賽，該項賽事目標是不斷提高能源利用效率。比賽中，賽車外部殼體（車殼）造型是影響賽事結果的關鍵因素之一。

1 賽車車殼的設計

1.1 車殼的設計原則

賽車車殼的作用是減小風阻、保護駕駛員及美觀。車殼設計滿足賽車軸距、輪距、駕駛員安全及視野等要求。車殼基于賽車主體尺寸要求進行設計。

1.2 賽車車殼的設計

圖1 賽車車殼實體

基于比賽規則，根據賽車主體尺寸，基于空氣動力學要求，將車殼設計為水滴形。利用Rhinoceros軟件對車殼進行設計和繪制，設計的車殼線條圖如圖1所示。

2 賽車車殼的仿真分析

車殼造型空氣動力學條件對汽車的動力性、燃油經濟性及操穩性都有著十分重要的作用。采用數值模擬的方法來進行仿真分析。利用STAR-CD軟件，分析過程分為前處理，分析計算和后處理。前處理步驟包括：導入模型表面、創建計算域、設置壁面邊界條件、生成體網格等操作。具體分析步驟如下：導入表面→修復表面→定義邊界條件→設置網格模型及參數→生成網格→設置物理模型及參數→定義求解器參數→后處理。

迭代計算中，迭代步數越多、模型網格數越多，計算精度也越高，但總計算時間越長。試算發現迭代200步后計算結果穩定，已經收斂。車身迎風面壓力云圖如圖2所示，表面壓力云圖如圖3所示。

圖2 正迎面面積壓力云圖

圖3 車殼表面壓力云圖

通過車殼表面云圖可以看出，賽車在行駛時前部壓力較高，這是因為該區域為迎風面積，這是不可避免的；車身部分壓力分布較為均勻，壓力變化不大，說明造型是合理的；尾部表面處于較小的負壓力區，行駛過程中不會產生較大的阻力。計算Cd結果已經趨于穩定，值為0.18，較普通轎車低，設計合理。

3 結語

設計了本田節能賽車造型，利用STAR-CD對車殼造型進行了仿真分析。計算結果表明造型風阻系數較小，設計合理。

[1] 傅立敏.汽車空氣動力學[M].北京:北京理工大學出版社,2001:80-95.

[2] 谷正氣.汽車空氣動力學[M].北京:人民交通出版社,2005:88-97.

[3] 陳景秋,胡韓飛,張永祥.STAR-CD 對汽車外流場的三維數值模擬[J].重慶:重慶大報,2005,28（4）,99-101.