周永祥　杨志刚　朱晖

摘要：

低雷诺数模型目前主要应用于二维简单流动的数值仿真中，为研究该湍流模型在三维复杂流动计算中的网格特征，选取不同系列的车身面网格尺寸、车身壁面第一层边界层与壁面法向高度以及边界层层数等3组网格参数，利用ANSYS对阶背式MIRA模型外流场进行数值仿真.数值仿真结果与风洞试验的结果对比表明：数值计算得到的车身表面平均y+值随面网格尺寸增加而呈现减小趋势；网格方案对气动力因数和车身表面压力因数分布影响显著，气动阻力因数仿真值与试验值误差的变化区间为0.83%～7.93%，气动升力因数误差变化区间为10%～104%；气动阻力因数和气动升力因数均随着边界层层数的增加而增大，边界层层数为5时可以得到兼顾气动力因数精度和车身表面压力因数精度的较优仿真结果.

关键词：

低雷诺数模型； 网格特征； 数值模拟； 阶背式MIRA模型； 风洞试验

中图分类号： O355； TP391.9

文献标志码： A

Abstract：

The low Reynolds number model is mainly used to simulate simple 2D flows. To study mesh feature of the model applied in complex 3D flow， three groups of parameters， including different series of car body surface mesh size， the normal height of first boundary layer and wall boundary layers number， are selected to simulate the notchback MIRA flow by ANSYS. According to the comparison between numerical simulation results and wind tunnel test results， a conclusion is drawn that， the facet average y+ of car body in simulation decreases with the increase of surface mesh size； the mesh scheme affects the aerodynamic force factors and surface pressure factor distribution on body surface significantly with an aerodynamic drag factor error variation range of 0.83% ～7.93% and aerodynamic lift factor error change interval of 10% ～104%； with the increase of boundary layers number， the aerodynamic drag factor and the aerodynamic lift factor increases； when the wall boundary layer number is five， a better simulation result can be obtained， which can ensure the accuracy of both aerodynamic factors and body surface pressure factor.

Key words：

low Reynolds number model； mesh feature； numerical simulation； notchback MIRA model； wind tunnel test

0引言

汽车外流场具有复杂的大分离结构，并伴随地面效应，呈现出较强的非定常三维流动特性.有研究者依据流体流动的物理守恒定律建立流体动力学控制方程，但由于受到计算机内存和计算速度的限制，无法直接用瞬时的控制方程对汽车外流场进行计算，因此工程上主要采用雷诺平均（ReynoldsAverage NavierStockes，RANS）方法对控制方程进行处理，并取得很好的效果.目前应用最为广泛的RANS模型为两方程kε模型.

标准kε模型、重整化群（Renormalization Group，RNG）kε模型和可实现的kε模型均……