适用于CFD气动分析的简化轿车车体结构

在汽车前期研发的空气动力学性能验证环节，这类简化车体结构是开展CFD模拟计算的常用载体，不需要还原整车全部内外饰细节，就能完成核心气动参数的测算工作。日常做整车气动性能开发时，我们不会一开始就投入全细节整车模型做仿真，那样网格划分工作量大，计算周期长，前期方案迭代阶段用这类简化结构，能快速验证不同车身型面的气动表现，把核心的牵引力、气动升力参数变化趋势先摸清楚，大幅压缩前期方案的验证周期。这个模型的型面设计完全围绕气动仿真的需求搭建，保留了轿车核心的外轮廓特征：引擎舱的倾斜过渡面、乘员舱的弧形顶廓、车尾的收尾型面、轮拱的基本凸起结构都做了还原，没有多余的倒角、装饰件、内外饰细节，能有效减少仿真计算时的无效网格数量，同时不会影响车身外流场的计算精度。做这类仿真模型的时候，要特别注意车身表面的连续性，模型预留了表面加厚的调整空间，如果需要做车身表面的附面层计算，或者要模拟车身钣金的实际厚度，直接在现有型面基础上做偏移加厚即可，不需要重新搭建整体轮廓，能适配不同仿真精度的需求。从安装边界和尺寸适配性来说，这个模型的轮距、轴距、车高比例完全参照常规A级轿车的尺寸比例搭建，外流场计算域搭建时，可以直接按照常规乘用车的仿真规范设置入口、出口、壁面的边界距离，不需要额外调整模型的比例适配计算域。轮拱位置预留了轮胎模型的装配空间，后续如果需要增加轮胎转动、地面效应的仿真工况，可以直接在对应位置装配简化轮胎模型，不用修改车体的主体结构。实际工程应用中，这类简化模型除了用来做基础的气动阻力、升力测算，还可以快速验证不同车身改型的气动效果，比如调整引擎盖倾斜角度、车尾收尾角度、A柱倾斜度的时候，直接修改对应位置的型面就能快速计算参数变化，不用在全细节模型上做繁琐的特征修改。很多高校做汽车气动相关的课题研究，或者企业做前期方案的快速比选，都会用到这类简化车体模型，它不需要投入大量建模时间，就能输出可靠的气动性能趋势结果，是汽车气动开发前期性价比极高的仿真载体。做这类模型的时候还要注意，所有型面都要保证没有破面、没有重叠面，不然划分流体网格的时候容易出现负网格，导致计算报错，这个模型的型面做了完整的几何检查，所有曲面都连续闭合，导入仿真软件后可以直接进行网格划分，不需要额外做几何修复工作，能节省大量前处理的时间。