Comsol汽车空气动力学（CFD）仿真模拟

计算流体力学（Computational Fluid Dynamics）是20世纪50年代以来，随着计算机的发展而产生的一个介于数学、流体力学和计算机之间的交叉学科，主要研究内容是通过计算机和数值方法来求解流体力学的控制方程，对流体力学问题进行模拟和分析。流体力学和其他学科一样，是通过理论分析和实验研究两种手段发展起来的。但能用这种方法求出结果的问题毕竟是少数，计算流体力学正是为弥补分析方法的不足而发展起来的。计算流体力学的历史虽然不长，但已广泛深入到流体力学的各个领域，相应地也形成了各种不同的数值解法。就目前情况看，主要是有限差分方法和有限元法。有限差分方法在流体力学中已得到广泛应用。而有限元法是从求解固体力学问题发展起来的。近年来在处理低速流体问题中，已有相当多的应用，而且还在迅速发展中。

计算流体动力学（CFD）技术应用到汽车外流场数值模拟计算中，克服了风洞试验的局限性。在运动过程中，空气的流动对汽车的影响是不容忽视的。空气流动对汽车周围及内部的空气流动与汽车性能主要有以下三方面的影响：（1）气动力，主要影响汽车燃油经济性、动力性能、操纵稳定性；（2）压力分布，主要影响换气性能、冷却性能；（3）流速分布，主要影响风噪声、刮水器上浮、灰尘泥土上卷、雨水流的路径。而汽车空气动力学是研究汽车周围气流流动规律的一门学科。近年来我国汽车工业快速发展，汽车保有量处于不断上涨趋势，近期燃油价格猛涨、节能减排等问题逐渐成为全社会急需解决的问题。汽车外造型对其动力性、燃油经济性、操纵稳定性和舒适性能至关重要。

流体流动千变万化，但又存在一定的规律，要受物理守恒定律的支配，基本守恒定律包含：质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律。采用湍流k-w模型进行汽车周围流体运动分布计算，详细的物理场及边界条件设置如图4所示，网格剖分及质量分布如图5所示。

图4. 物理场边界条件

通过仿真计算得到汽车周围流体的速度、流线和压力分布云图如下所示。

图6. 速度场分布