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第1章 绪论1

1.1汽车工业2

1.1.1中国汽车工业4

1.1.2世界汽车工业4

1.1.3汽车技术的发展趋势5

1.2汽车空气动力学的产生与发展5

1.2.1基本形状造型阶段7

1.2.2流线型化造型阶段7

1.2.3车身细部优化阶段8

1.2.4汽车造型的整体优化阶段9

1.3汽车空气动力学的研究手段与发展趋势10

1.3.1汽车空气动力学的研究手段10

1.3.2汽车气动外形设计趋势16

思考题21

第2章 汽车空气动力学基础22

2.1汽车空气动力学基础理论24

2.1.1气动力和力矩24

2.1.2车身表面压力分布30

2.2汽车相关的流场30

2.2.1汽车外部流场31

2.2.2汽车内部流场31

2.3汽车气动噪声32

2.3.1流场中的声源32

2.3.2汽车气动噪声的定义与分类39

2.3.3风扇噪声40

2.3.4管系噪声41

2.3.5汽车周围的流场与汽车的气动噪声42

2.4车型开发过程中的汽车空气动力学43

2.4.1汽车造型开发流程43

2.4.2汽车空气动力学的作用45

思考题45

第3章 数值模拟理论基础46

3.1数值模拟理论47

3.1.1流体动力学控制方程47

3.1.2湍流控制方程49

3.1.3湍流的数值模拟方法51

3.2数值模拟的实现55

3.2.1 CFD求解流程55

3.2.2控制方程的空间离散55

3.2.3控制方程的时间离散57

3.2.4湍流流动的壁面区处理57

3.3边界条件58

3.3.1边界条件概述58

3.3.2流动入口边界条件59

3.3.3流动出口边界条件59

3.3.4壁面边界条件59

3.3.5对称边界条件与周期性边界条件62

3.3.6使用边界条件时的注意事项63

3.4网格策略64

3.4.1结构网格64

3.4.2非结构网格65

3.4.3混合网格66

3.4.4多面体网格66

3.4.5网格划分要求67

3.5后处理物理量67

3.5.1标量67

3.5.2矢量68

3.5.3流线和流迹69

3.5.4等值面和等值线70

3.5.5声压级71

3.6三维空气动力学数值模拟商业软件71

3.6.1数值模拟前处理软件71

3.6.2商业求解器78

3.6.3数值模拟后处理软件89

3.6.4一维流体系统模拟软件92

思考题93

第4章 汽车外流场数值模拟技术95

4.1外流场综述96

4.1.1汽车外流场研究目标96

4.1.2汽车外流场数值模拟流程97

4.1.3物理建模与计算域97

4.1.4数字模型建立和模型表面处理101

4.1.5其他问题102

4.2一般汽车外流场数值模拟技术102

4.2.1汽车数值模拟前处理103

4.2.2汽车外流场数值模拟边界条件107

4.2.3汽车外流场数值模拟后处理108

4.2.4摩托车外流场数值模拟109

4.2.5汽车内外流场数值模拟114

4.3虚拟风洞数值模拟技术117

4.3.1虚拟风洞原理117

4.3.2虚拟风洞模型117

4.4侧风作用下的汽车空气动力学数值模拟技术119

4.4.1侧风作用下汽车空气动力学的研究方法120

4.4.2稳态侧风数值模拟方案124

4.4.3瞬态侧风数值模拟方案128

4.4.4动态数值模拟计算域和网格划分131

4.4.5边界条件和求解设置133

4.5汽车超车会车空气动力学数值模拟技术133

4.5.1超车会车研究综述134

4.5.2稳态超车的空气动力学数值模拟技术135

4.5.3瞬态超车空气动力学数值模拟139

4.5.4会车的空气动力学数值模拟技术143

思考题149

第5章 汽车其他方面的数值模拟技术151

5.1汽车气动噪声数值模拟技术综述152

5.1.1气动噪声数值模拟研究的特点152

5.1.2汽车气动噪声的研究方法153

5.2汽车后视镜气动噪声数值模拟技术157

5.2.1后视镜区域气动噪声157

5.2.2几何模型157

5.2.3网格生成与求解设置158

5.2.4稳态数值模拟结果159

5.2.5子域选取与网格细化161

5.2.6稳态RANS结果映射162

5.2.7求解设置162

5.2.8瞬态数值模拟结果163

5.2.9气动噪声计算结果165

5.3风窗除霜除雾的数值模拟技术166

5.3.1除霜原理167

5.3.2 STAR-CCM十中除霜模型的建立167

5.3.3结果分析169

5.4汽油机进气歧管数值模拟技术172

5.4.1流动模型的建立及验证172

5.4.2原型机进气歧管模拟结果分析173

5.4.3改进后的进气歧管数值模拟结果分析176

思考题178

第6章 STAR-CCM+软件应用实例179

6.1 STAR-CCM+概述181

6.1.1 STAR-CCM+的显著特点181

6.1.2 STAR-CCM+的网格方案188

6.1.3 STAR-CCM+的物理模型192

6.1.4 STAR-CCM+在工业界中的应用195

6.1.5 STAR-CCM+的模拟流程198

6.1.6 STAR-CCM+的网格生成功能199

6.1.7 STAR-CCM+术语203

6.2冷却水套的流动模拟204

6.2.1模拟概述205

6.2.2 STAR-CCM十的启动方法205

6.2.3模拟的开始方法206

6.2.4网格数据的读入206

6.2.5 STAR-CCM+的界面207

6.2.6 STAR-CCM+的文件207

6.2.7视图显示207

6.2.8鼠标视图操作208

6.2.9 Scene工具栏208

6.2.10显示网格线208

6.2.11模型设定210

6.2.12设定物性值212

6.2.13设定边界条件213

6.2.14结果显示设定214

6.2.15 执行计算216

6.2.16 STAR-CCM+的退出方法217

6.3 STAR-CCM+汽车外流模拟流程217

6.3.1导入表面网格218

6.3.2选择网格模型220

6.3.3设置网格尺寸221

6.3.4生成体网格223

6.3.5选择物理模型224

6.3.6设置边界条件225

6.3.7工程数据监控226

6.3.8求解控制227

6.3.9计算执行227

6.3.10输出监控数据228

6.3.11生成压力云图229

6.3.12生成速度矢量图230

6.3.13生成流线图230

6.3.14退出模拟233

思考题233

第7章 STAR-CCM＋使用技巧234

7.1 STAR-CD和STAR-CCM+间的数据传递236

7.1.1 STAR-CD ver3.2的数据传递给STAR-CCM+236

7.1.2 STAR-CCM+的数据传递给STAR-CD ver4.236

7.2 STAR-CCM+的执行方式和串行计算、并行计算的设定239

7.2.1STAR-CCM+执行方式239

7.2.2串行计算239

7.2.3并行计算241

7.3数据文件输出244

7.3.1边界数据输出244

7.3.2监测数据输出247

7.4 Field Function247

7.4.1 Field Function介绍248

7.4.2通过Report求入口和出口的压力值250

7.4.3通过Field Function功能求压力损失251

7.4.4生成Plot Scene252

7.5表面修复功能254

7.5.1表面修复功能254

7.5.2表面修复实例257

7.6网格质量检查259

7.6.1通过云图确认网格质量260

7.6.2通过数值确认网格质量261

7.7多孔介质／多孔Baffle模型262

7.7.1阻力系数263

7.7.2多孔介质设定267

7.7.3多孔Baffle设定269

7.8在外流模拟中生成虚拟空间面270

7.9宏命令272

7.9.1 STAR-CCM+宏文件（.java）生成方法272

7.9.2 STAR-CCM+批处理（执行batch文件）273

思考题275

参考文献277