基于有限元法的某商用車整車外流場性能仿真及試驗研究

陳明亮 黃幼林 董勇峰 廖奇峰 劉世海

摘 要：文章利用StarmCC+軟件，對某商用車基礎方案和優化方案整車進行了CFD外流場分析，對其外流場特性及風阻系數進行分析，同時在試驗場開展整車滑行阻力對比試驗，以研究和驗證優化方案對于PE燃油經濟性改善效果。

關鍵詞：商用車;整車外流場;性能研究

中圖分類號：U462.2+2 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）21-126-02

Abstract： In this paper， Starmmcc+software is used to analyze the CFD outflow field of a commercial vehicle's basic scheme and optimization scheme， analyze its external flow field characteristics and wind resistance coefficient， and carry out the vehicle sliding resistance comparative test in the test field to study and verify the effect of optimization scheme on PE Fuel Economy Improvement.

Keywords： Commercial vehicle; Vehicle outfield; Performance study

CLC NO.： U462.2+2 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）21-126-02

1 引言

隨著國家城市物流業快速發展，商用車銷量得到迅猛增長，而與此同時，減少汽車燃料消耗及尾氣排放量成為當前世界性的重要環保課題[1-2]。整車的動力經濟性除了受動力總成的匹配合理程度的影響，也和整車行駛阻力有關，目前國內很多主機廠都選擇滑行試驗測試整車行駛阻力[3]。整車外流場特性對整車風阻系數有著直接關聯作用，良好的降風阻措施會顯著改善整車外流場特性，對燃油經濟性改善積極顯著，故研究整車外流場特性及降風阻Cd系數具有重要意義。

本文StarmCC+軟件，對某商用車基礎方案和優化方案整車進行了CFD外流場分析，對其外流場特性及風阻系數進行分析，同時在試驗場開展整車滑行阻力對比試驗，以研究和驗證優化方案對于PE燃油經濟性改善效果。

2 整車外流場CFD分析

2.1 整車CFD有限元模型

本文采用StarmCC+有限元求解軟件，對某商用車整車進行建模，網格尺寸大小8mm，邊界條件為開放路面，滑移臂面，車速80Kph，多孔介質為散熱器、冷凝器、中冷器， FEA模型如圖1所示。

2.2 整車外流場風阻系數分析

本文對某商用車采用StarmCC+仿真軟件，對某商用車進行了基礎方案及優化方案的整車外流場分析，圖4（a）、4（b）分別為基礎方案整車外流場分析結果，顯示優化方案較基礎方案在上車踏板、側窗附近及貨箱前端尾渦較小，有利于風阻系數降低，圖4（c）為基礎方案和優化方案阻力系數發展曲線，結果也同步驗證優化方案風阻系數得到下降改善。

表1為基礎方案和優化迎風面積和風阻系數Cd值，基礎方案風阻系數Cd值為0.568，優化方案Cd值為0.542，優化方案下降了0.026，改善效果顯著。

3 整車滑行試驗分析

3.1 整車滑行試驗工況說明

本文在重慶國家機動車質量監督檢驗中心對整車基礎方案及優化方案進行了滑行驗證試驗（圖3），分別對基礎方案整車、優化方案整車進行了滑行試驗，整車總質量為4495kg，滑行試驗分成4段進行，每段滑行8次，往返各4次，試驗數據滿足統計準確度（P）在30km/h～70km/h范圍內不大于4%，其他速度點不大于5%的要求。試驗大氣壓力98kPa，溫度31.8℃，濕度85%，平均風速不大于0.75 m/s，陣風不大于1.5 m/s。

3.2 整車滑行試驗結果分析

基礎方案和優化方案試驗車型如表2所示，根據表2可以得出，優化方案整車滑行阻力更小，與仿真分分析結果趨勢一致。

4 結論

本文基于StarmCC+軟件，對某商用車基礎方案和優化方案整車進行了CFD外流場分析，CAE分析結果表明，基礎方案風阻系數Cd值為0.568，優化方案Cd值為0.542，優化方案下降了0.026，改善效果顯著，同時在試驗場進行了整車滑行試驗，試驗測試結果也同步驗證了優化方案滑行阻力下降顯著，對整車油耗下降改善效果明顯，提高了整車燃油經濟性。

參考文獻

[1] 張新月，殷瑞婧，等.燃油經濟性與輪胎相關性的試驗研究與理論分析[J].輪胎工業，2017，37（1），196-198.

[2] 楊忠平.利用Cruise軟件進行整車動力性和燃油經濟性仿真分析[J].汽車實用技術，2015（01）：107-109.

[3] 陶志軍，惲海，楊帆.綠色輪胎節能減排效果與成本效益分析[J].汽車工業研究，2012（12）：41-45.

[4] 朱偉偉，陳剛.基于滑行試驗的載貨汽車動力性經濟性仿真與試驗分析[J].汽車科技，2015，4（1）：20-22.