基于有限元法的某商用车整车外流场性能仿真及试验研究

陈明亮 黄幼林 董勇峰 廖奇峰 刘世海

摘 要：文章利用StarmCC+软件，对某商用车基础方案和优化方案整车进行了CFD外流场分析，对其外流场特性及风阻系数进行分析，同时在试验场开展整车滑行阻力对比试验，以研究和验证优化方案对于PE燃油经济性改善效果。

关键词：商用车;整车外流场;性能研究

中图分类号：U462.2+2  文献标识码：A  文章编号：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

随着国家城市物流业快速发展，商用车销量得到迅猛增长，而与此同时，减少汽车燃料消耗及尾气排放量成为当前世界性的重要环保课题[1-2]。整车的动力经济性除了受动力总成的匹配合理程度的影响，也和整车行驶阻力有关，目前国内很多主机厂都选择滑行试验测试整车行驶阻力[3]。整车外流场特性对整车风阻系数有着直接关联作用，良好的降风阻措施会显著改善整车外流场特性，对燃油经济性改善积极显著，故研究整车外流场特性及降风阻Cd系数具有重要意义。

本文StarmCC+软件，对某商用车基础方案和优化方案整车进行了CFD外流场分析，对其外流场特性及风阻系数进行分析，同时在试验场开展整车滑行阻力对比试验，以研究和验证优化方案对于PE燃油经济性改善效果。

2 整车外流场CFD分析

2.1 整车CFD有限元模型

本文采用StarmCC+有限元求解软件，对某商用车整车进行建模，网格尺寸大小8mm，边界条件为开放路面，滑移臂面，车速80Kph，多孔介质为散热器、冷凝器、中冷器， FEA模型如图1所示。

2.2 整车外流场风阻系数分析

本文对某商用车采用StarmCC+仿真软件，对某商用车进行了基础方案及优化方案的整车外流场分析，图4（a）、4（b）分别为基础方案整车外流场分析结果，显示优化方案较基础方案在上车踏板、侧窗附近及货箱前端尾涡较小，有利于风阻系数降低，图4（c）为基础方案和优化方案阻力系数发展曲线，结果也同步验证优化方案风阻系数得到下降改善。

表1为基础方案和优化迎风面积和风阻系数Cd值，基础方案风阻系数Cd值为0.568，优化方案Cd值为0.542，优化方案下降了0.026，改善效果显著。

3 整车滑行试验分析

3.1 整车滑行试验工况说明

本文在重庆国家机动车质量监督检验中心对整车基础方案及优化方案进行了滑行验证试验（图3），分别对基础方案整车、优化方案整车进行了滑行试验，整车总质量为4495kg，滑行试验分成4段进行，每段滑行8次，往返各4次，试验数据满足统计准确度（P）在30km/h～70km/h范围内不大于4%，其他速度点不大于5%的要求。试验大气压力98kPa，温度31.8℃，湿度85%，平均风速不大于0.75 m/s，阵风不大于1.5 m/s。

3.2 整车滑行试验结果分析

基础方案和优化方案试验车型如表2所示，根据表2可以得出，优化方案整车滑行阻力更小，与仿真分分析结果趋势一致。

4 结论

本文基于StarmCC+软件，对某商用车基础方案和优化方案整车进行了CFD外流场分析，CAE分析结果表明，基础方案风阻系数Cd值为0.568，优化方案Cd值为0.542，优化方案下降了0.026，改善效果显著，同时在试验场进行了整车滑行试验，试验测试结果也同步验证了优化方案滑行阻力下降显著，对整车油耗下降改善效果明显，提高了整车燃油經济性。

参考文献

[1] 张新月，殷瑞婧，等.燃油经济性与轮胎相关性的试验研究与理论分析[J].轮胎工业，2017，37（1），196-198.

[2] 杨忠平.利用Cruise软件进行整车动力性和燃油经济性仿真分析[J].汽车实用技术，2015（01）：107-109.

[3] 陶志军，恽海，杨帆.绿色轮胎节能减排效果与成本效益分析[J].汽车工业研究，2012（12）：41-45.

[4] 朱伟伟，陈刚.基于滑行试验的载货汽车动力性经济性仿真与试验分析[J].汽车科技，2015，4（1）：20-22.