MIRA階背式模型的瞬態(tài)流動(dòng)結(jié)構(gòu)分析

張英朝 曹惠南 朱會(huì)

摘? ?要：應(yīng)用采用格子玻爾茲曼方法的PowerFLOW軟件，結(jié)合非常大渦模擬方法，對(duì)MIRA階背模型進(jìn)行非穩(wěn)態(tài)流場(chǎng)求解，研究外流場(chǎng)的結(jié)構(gòu)及流動(dòng)特性.通過(guò)分析時(shí)均流場(chǎng)中氣流從A柱沿著車頂至C柱、車尾的流動(dòng)過(guò)程，探索了C柱渦、D柱渦、部分分離渦的結(jié)構(gòu)及流動(dòng)機(jī)理.通過(guò)分析瞬態(tài)流場(chǎng)探索了更加精確的隨機(jī)流動(dòng)特性，其中時(shí)域流場(chǎng)分析部分，發(fā)現(xiàn)車輪、后風(fēng)窗及車尾區(qū)域處流場(chǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜;對(duì)頻域結(jié)果的分析進(jìn)一步展示了渦的振動(dòng)頻率及其脈動(dòng)特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)車尾上方振動(dòng)頻率達(dá)12 Hz，側(cè)窗、發(fā)動(dòng)機(jī)艙頂部，車頂及車身側(cè)部的振動(dòng)頻率為23 Hz，并探究了振動(dòng)頻率的形成機(jī)理，壓力脈動(dòng)分析發(fā)現(xiàn)底盤上方、車身尾部及后輪區(qū)域存在較大振動(dòng)能量，推斷得出以上區(qū)域流場(chǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)阻力貢獻(xiàn)大.將仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析，二者流場(chǎng)結(jié)構(gòu)相似，渦核的數(shù)量和位置都具有較好的一致性，驗(yàn)證了仿真的可靠性.

關(guān)鍵詞：流場(chǎng);瞬態(tài);流動(dòng)結(jié)構(gòu);汽車空氣動(dòng)力學(xué)

中圖分類號(hào)：U270.1;O357.5+2? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Instantaneous Flow Structure Analysis of MIRA Notchback Model

ZHANG Yingchao1？覮，CAO Huinan1，ZHU Hui2

（1. State Key Laboratory of Automotive Simulation and Control，Jilin University，Changchun 130022，China;

2. Research Institute of Geely Automotive，Ningbo 315336，China）

Abstract： Applying the PowerFLOW software using the Lattice Boltzmann Method （LBM）， and combining with the very Large Eddy Simulation Method （VLES）， the unsteady flow field of the MIRA notchback model was solved to study the structure and flow characteristics of the external flow field. By analyzing the process of the flow from the A-pillar along the roof to the C-pillar and the rear of the flow field， the structure and flow mechanism of the C-pillar vortex， D-pillar vortex， and partial separation vortex were explored. The transient flow field was analyzed to explore more precise random flow characteristics. In the time domain flow field analysis part， the flow field structure of the wheel， rear wind window and rear part is complicated. The analysis results of the frequency domain further showed the vibration frequency and pulsation characteristics of the vortex. The vibration frequency of the rear part is 12Hz， and the vibration frequency of the side window， top of the engine compartment， roof， and side of the body is 23Hz. In addition， the formation mechanism of the vibration frequency was explored. By analyzing the pressure pulsation， it is found that large vibration energy occurs around the chassis， rear part of the vehicle body， and rear wheel area. It is concluded that the flow field structure in the above area is complex and it contributes a lot to the drag. When comparing the simulation results with the experimental results， the flow field structure is similar， and the number and position of the vortex cores are well consistent， which verifies the reliability of the simulation.

Key words： flow field;instantaneous;flow structure;automobile aerodynamics

能源問(wèn)題不斷加劇，環(huán)境問(wèn)題越演越烈，降低汽車油耗至關(guān)重要，因此降低氣動(dòng)阻力成為日益關(guān)注的研究課題.為得到有效的減阻，首要的工作是深入分析汽車外流場(chǎng)，探索其流場(chǎng)形成機(jī)理，因此研究瞬態(tài)流場(chǎng)至關(guān)重要.

壓差阻力與汽車流場(chǎng)狀態(tài)密切相關(guān)，尤其與汽車尾流場(chǎng)結(jié)構(gòu)有關(guān).Janssen and Hucho[1]最先對(duì)尾流進(jìn)行深入探索.Carr[2]指出階背式汽車尾部阻力占據(jù)車身總阻力50%，并發(fā)現(xiàn)后風(fēng)窗處存在橫向渦結(jié)構(gòu).Nouzawa等人[3]通過(guò)數(shù)值仿真的方法發(fā)現(xiàn)后風(fēng)窗處存在拱形結(jié)構(gòu)，與Carr發(fā)現(xiàn)的橫向渦結(jié)構(gòu)具有相同特性，他們還發(fā)現(xiàn)從C柱發(fā)展出兩個(gè)拖拽渦結(jié)構(gòu).Jenkins[4]研究發(fā)現(xiàn)，存在另外兩個(gè)渦結(jié)構(gòu)，與從C柱發(fā)展來(lái)的兩個(gè)渦結(jié)構(gòu)旋向相反，向行李箱中心處延伸.Gilhome等人[5-6]對(duì)階背式轎車周圍形成的氣流結(jié)構(gòu)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)非穩(wěn)態(tài)壓力進(jìn)行了頻譜分析，發(fā)現(xiàn)在汽車尾部存在兩個(gè)主要的頻率特性，其中低頻與剪切層的振動(dòng)有關(guān).Lawson等人[7]對(duì)1/3階背式轎車運(yùn)用時(shí)均壓力測(cè)量法、流態(tài)顯示和PIV實(shí)驗(yàn)結(jié)合方法[8-9]，提出雷諾數(shù)變化對(duì)流場(chǎng)的影響.氣流在行李箱蓋上再附著以后，形成了分離氣泡并且氣流分解為向上游和下游移動(dòng)的兩股氣流，通過(guò)仿真分析，人們發(fā)現(xiàn)這種回流結(jié)構(gòu)確實(shí)存在于尾流中[10-13].Ahmed和Baumert[14]發(fā)現(xiàn)氣流在行李箱蓋后緣處發(fā)生分離，來(lái)自行李箱上下兩側(cè)的氣流在尾部相互融合形成分離氣泡.

1? ?基本模型及仿真設(shè)置

1.1? ?基本模型描述

本文以MIRA模型為研究對(duì)象，如圖1所示為MIRA階背式模型的基本尺寸示意圖，前軸中心定義為坐標(biāo)原點(diǎn)，車身縱向向后為x軸正方向，x軸方向左側(cè)為y軸正方向，垂直向上為z軸正方向，其中發(fā)動(dòng)機(jī)罩與x軸成10°，前、后風(fēng)窗與z軸成45°，車身尾部與x軸成10°的上翹角，兩側(cè)側(cè)窗也有15°的傾斜角度.

1.2? ?仿真方案設(shè)置

EXA公司為PowerFLOW提供了最佳實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)及最佳參數(shù)設(shè)置狀態(tài)，據(jù)此設(shè)置本文基本模型方案.計(jì)算域采用基于規(guī)則網(wǎng)格模型的風(fēng)洞幾何結(jié)構(gòu)，尺寸為85.1 m×49.7 m×37.2 m，速度進(jìn)口距離車頭為10個(gè)車長(zhǎng)，恒定靜壓出口邊界距離車尾為10個(gè)車長(zhǎng)，寬度為30倍的車寬，高度為26倍的車高，保證了阻塞比小于1%的要求.體網(wǎng)格是通過(guò)設(shè)置Variable Resolution 即VR區(qū)實(shí)現(xiàn)的，VR區(qū)為局部變量細(xì)化區(qū)域，共設(shè)置9個(gè)，其中最小網(wǎng)格參數(shù)為2.5 mm，由內(nèi)向外網(wǎng)格尺寸順次加倍，體網(wǎng)格數(shù)量達(dá)

4 243萬(wàn)，如圖2所示，邊界條件設(shè)置如表1所示.

根據(jù)最佳實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)，仿真時(shí)間應(yīng)保證氣流流過(guò)10個(gè)車長(zhǎng)（車長(zhǎng)4.165 m，流速為30 m/s），由網(wǎng)格條件得出時(shí)間步長(zhǎng)為1timestep = 1.485×10-5 s，由此計(jì)算仿真時(shí)間為 1.485 s，總步數(shù)設(shè)置為10萬(wàn)步.

2? ?CFD瞬態(tài)流動(dòng)結(jié)構(gòu)分析

2.1? ?阻力系數(shù)

對(duì)MIRA階背式模型進(jìn)行瞬態(tài)仿真分析，得到阻力發(fā)展曲線，最終總阻力系數(shù)為0.345.湖南大學(xué)對(duì)MIRA模型進(jìn)行過(guò)一系列的風(fēng)洞試驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)的風(fēng)阻系數(shù)為0.324[15]，相對(duì)誤差為6%，一方面可能是模型的誤差造成的，另一方面湖南大學(xué)實(shí)驗(yàn)選取的風(fēng)速比30 m/s略大，其多組風(fēng)速下的阻力系數(shù)平均以后的結(jié)果為0.324，這也可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)相差較大.如圖3所示，車身前部對(duì)阻力系數(shù)的貢獻(xiàn)較小，而在車尾處阻力系數(shù)迅速上升，推測(cè)尾流區(qū)域存在的流場(chǎng)較為復(fù)雜，尾部流場(chǎng)狀態(tài)對(duì)空氣阻力影響更大.

2.2? ?時(shí)均流場(chǎng)仿真分析

為了了解流場(chǎng)形成機(jī)理從而分析出阻力形成原因，對(duì)縱向?qū)ΨQ面（y = 0）截面處的壓力系數(shù)云圖和流線圖進(jìn)行分析，如圖4和圖5所示. 從圖中可以看到車身各位置的壓力系數(shù)分布以及車身表面附近的流體流動(dòng)軌跡，進(jìn)而分析氣流沿車身的流動(dòng)過(guò)程：前方來(lái)流由于發(fā)動(dòng)機(jī)艙前部的阻擋受到阻滯作用，產(chǎn)生較大的正壓，這與阻力發(fā)展曲線的開(kāi)始部分相對(duì)應(yīng). 隨后氣流沿車身向四周流動(dòng)，當(dāng)流至發(fā)動(dòng)機(jī)蓋前緣處由于拐角的存在氣流發(fā)生分離，氣流流速增大，從而形成較大負(fù)壓，此現(xiàn)象對(duì)應(yīng)于阻力發(fā)展曲線中車身前部阻力第一次的下降階段. 接下來(lái)氣流沿發(fā)動(dòng)機(jī)蓋平穩(wěn)流動(dòng)，當(dāng)接近發(fā)動(dòng)機(jī)蓋與前風(fēng)窗曲率過(guò)渡處時(shí)，氣流再次受到阻滯而產(chǎn)生正壓，此處會(huì)伴有少量的氣流分離. 氣流沿前風(fēng)窗順勢(shì)而上過(guò)渡至車頂時(shí)，車身曲率發(fā)生很大的改變，導(dǎo)致氣流不能繼續(xù)緊貼車身表面流動(dòng)，產(chǎn)生劇烈的氣流分離，形成很大的負(fù)壓，對(duì)應(yīng)于阻力發(fā)展曲線的第二次下降階段. 隨后氣流沿車頂平緩流動(dòng)，隨著車身曲率的再次大幅改變，在后風(fēng)窗與車頂交匯處再次發(fā)生分離形成較大的負(fù)壓，阻力增加. 從圖4中還可以看到后風(fēng)窗處形成了很大直徑的渦，是分離氣流經(jīng)過(guò)C柱而產(chǎn)生的C柱渦，沿著后風(fēng)窗向下延伸，形成一對(duì)很長(zhǎng)的拖拽渦，最終在逐漸遠(yuǎn)離車尾處，渦的直徑達(dá)到最大，其對(duì)整車阻力影響很大.車身底部氣流由于模型離去角的存在，在車身底部曲率過(guò)渡處發(fā)生分離，同樣導(dǎo)致阻力增大. 最后氣流在離開(kāi)車身尾部時(shí)在車尾四周又一次發(fā)生分離，再次形成負(fù)壓，阻力增大.

前方來(lái)流流經(jīng)A柱，一部分氣流沿側(cè)窗向后流動(dòng)，另一部分沿車身側(cè)面向后發(fā)展，其中側(cè)窗上的氣流由于沒(méi)有向上流動(dòng)的趨勢(shì)，因此在車頂處無(wú)A柱渦結(jié)構(gòu)，但是在車頂和車窗處的邊界層內(nèi)會(huì)形成一定的渦量，如圖5所示. 其中，車身頂部?jī)蓚?cè)形成方向相反的渦量，側(cè)窗處形成內(nèi)外兩層相互疊置的方向相反的渦量，且每層渦存在多個(gè)渦核，具體形狀及分布如圖6所示.沿車身側(cè)面發(fā)展的氣流有向下發(fā)展的趨勢(shì)，并形成較大的縱向渦，發(fā)展至行李箱蓋處被C柱渦吸收而消失.

圖7為后風(fēng)窗某截面處的x方向上的渦量等高線圖，此截面上主要存在三對(duì)渦結(jié)構(gòu)，其中C柱渦沿車身后部發(fā)展形成一對(duì)很長(zhǎng)的拖拽渦[3]，在此過(guò)程中與周圍其他渦結(jié)構(gòu)相互作用、影響甚至融合，渦量逐漸增強(qiáng)，對(duì)形成阻力貢獻(xiàn)量最大. 中間兩對(duì)分離渦，由車頂氣流分離而來(lái)，距離C柱渦較近的一對(duì)分離渦受到C柱渦的影響，產(chǎn)生向中心對(duì)稱面流動(dòng)的趨勢(shì)，誘導(dǎo)其產(chǎn)生x方向的渦量，并與x軸成一定的角度.圖7中距離C柱渦較遠(yuǎn)的一對(duì)分離渦

也存在x方向渦量，氣流沿后風(fēng)窗旋轉(zhuǎn)回流至氣流分離初始點(diǎn)時(shí)，氣流并非直接向后分離，而是在氣流慣性的作用下向車身側(cè)面流動(dòng)然后再分離，使得氣流在此處形成較小的x方向渦量.圖8左圖中圓圈區(qū)域放大顯示為右圖，可以看到氣流在此處向車身側(cè)面流動(dòng)（箭頭方向）.

通過(guò)以上對(duì)兩對(duì)分離渦的分析，可知分離渦并非簡(jiǎn)單的二維流動(dòng)渦，分離渦主要產(chǎn)生y方向上的渦量，但由于氣流繞x方向旋轉(zhuǎn)以及受到周邊其他渦的作用，因此也會(huì)形成一定的x向渦分量，這說(shuō)明此處的分離渦結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜.

圖9分別為車尾在y = 0和y = 0.6 m截面處的流線圖. 分析可得車尾底部上洗氣流產(chǎn)生的分離渦在車身兩側(cè)起主導(dǎo)地位，中間部位則是由帶有較大能量的下洗分離渦占據(jù)主導(dǎo).由于MIRA階背模型車底尾部存在的上翹角，使得尾部流場(chǎng)結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)一對(duì)與C柱渦類似性質(zhì)的縱向渦——D渦，D渦形成是因?yàn)檐嚿韮蓚?cè)氣流的剪切層的分離作用，車身底部上翹角分離出的剪切氣流與流經(jīng)車身兩側(cè)氣流在車身尾部相互融合，形成一對(duì)與C柱渦旋向相反的渦結(jié)構(gòu)，并沿上翹角向上延伸，與C柱渦相互作用，由于車身尾部C柱渦占據(jù)中間位置，所以D渦相對(duì)于C柱渦更偏向于外側(cè).

2.3? ?瞬態(tài)流場(chǎng)仿真分析

分別從時(shí)域和頻域兩方面入手來(lái)分析MIRA階背式模型的瞬態(tài)流場(chǎng)仿真結(jié)果.

時(shí)域分析：（a）在湍流場(chǎng)中，選取測(cè)量速度分量的標(biāo)準(zhǔn)差是最基本的方法，速度分量的標(biāo)準(zhǔn)差也稱為湍流分量的強(qiáng)度（在無(wú)量綱狀態(tài)下時(shí)），因而首先采用此方法.圖10中（a）（b）（c）三幅圖分別為不同標(biāo)準(zhǔn)差（Stdev Vx）0.1、0.15、0.2（也稱10%，15%，20%）下流場(chǎng)內(nèi)x方向上的速度等值面，標(biāo)準(zhǔn)差越大表示當(dāng)?shù)厮俣让}動(dòng)越大，可以看出車輪和車身尾部速度脈動(dòng)較高.

（b）抽取整個(gè)流場(chǎng)中總壓力系數(shù)為零的點(diǎn)，即總壓為零的等值面. 圖11為車身表面總壓為零等值面，其包括的區(qū)域面積越大說(shuō)明分離現(xiàn)象可能越嚴(yán)重，能量損失越多，阻力系數(shù)越大.圖中總壓力系數(shù)為零的區(qū)域主要位于車輪、后風(fēng)窗及車尾處，說(shuō)明這些位置能量損失最多，分離現(xiàn)象嚴(yán)重，阻力也會(huì)相應(yīng)更大.

（c）在復(fù)雜流場(chǎng)中，通過(guò)顯示特定負(fù)值λ2等值面來(lái)同時(shí)描述多個(gè)耦合的渦結(jié)構(gòu)，它能清晰地顯示各位置分離渦的渦核結(jié)構(gòu)，同時(shí)能完整地捕捉到游離于流場(chǎng)中的雜亂小渦核結(jié)構(gòu).通常取λ2 = -50等值面表示渦核位置，如圖12所示，渦核主要集中在車輪以及車身尾部區(qū)域，尤其是車身尾部渦核密集且雜亂，而且渦量較大，其位置也與上文中提到的C柱渦和D渦的位置相對(duì)應(yīng).

頻譜分析：車身表面共設(shè)置9個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域，分別為發(fā)動(dòng)機(jī)艙頂部和側(cè)部、前、后風(fēng)窗、側(cè)窗，車頂、車身側(cè)面、行李箱蓋表面以及尾流區(qū)域. 通過(guò)采集流場(chǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)速度并對(duì)其進(jìn)行傅里葉變換，獲得其頻譜，從而觀察流經(jīng)車身表面氣流的振動(dòng)頻率.

通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的速度進(jìn)行頻譜分析，發(fā)現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)艙上部、車頂、側(cè)窗和車身側(cè)面處的渦結(jié)構(gòu)存在明顯的振動(dòng)頻率，且為同一峰值振動(dòng)頻率f = 23 Hz，取其中一點(diǎn)的頻譜分析圖，如圖13所示，圖中明顯的峰值出現(xiàn)3次，頻率大致依次為23 Hz、46 Hz和69 Hz，恰恰后面的兩個(gè)頻率都是23 Hz的整倍數(shù)，因此可以推斷出它們是同一個(gè)渦結(jié)構(gòu)的脫落頻率.這些振動(dòng)頻率可能是車身側(cè)面邊界層內(nèi)的渦結(jié)構(gòu)振動(dòng)產(chǎn)生的，由于車身側(cè)面監(jiān)測(cè)到振動(dòng)頻率，而發(fā)動(dòng)機(jī)艙側(cè)部未監(jiān)測(cè)到振動(dòng)頻率，這說(shuō)明車身側(cè)面的振動(dòng)頻率可能是由于氣流在A柱發(fā)生分離后形成的.

另外，車身尾部氣流脫離車身后，在車尾很長(zhǎng)的側(cè)上方區(qū)域內(nèi)（圖14圓點(diǎn)區(qū)域）發(fā)現(xiàn)明顯的振動(dòng)頻率，頻率值為12 Hz，結(jié)合時(shí)均流場(chǎng)分析，推斷尾部側(cè)上方區(qū)域內(nèi)的振動(dòng)頻率可能是C柱渦附近的不穩(wěn)定渦結(jié)構(gòu)振動(dòng)形成的.

頻譜分析可以用來(lái)表示流場(chǎng)中車身表面各位置的壓力脈動(dòng)，壓力脈動(dòng)的單位為分貝（dB），分割壓力頻率帶寬，通常使用低頻數(shù)據(jù)，這樣可以使低頻結(jié)果可以被完整的得到. 圖15（a）（b）是在不同倍頻帶寬（11～22 Hz、22～44 Hz）下的車身表面壓力脈動(dòng)結(jié)果，其中車輪、車身側(cè)面下邊緣、C柱周圍、車頂邊緣以及車尾行李箱蓋板處壓力脈動(dòng)值較大，光譜能量值高，有較大水平的振動(dòng)能量，進(jìn)而可以推斷以上位置處的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)應(yīng)該很復(fù)雜，渦結(jié)構(gòu)間互相影響，對(duì)阻力貢獻(xiàn)較大.

2.4? ?基本模型仿真與實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析

本課題組先前對(duì)1/8MIRA模型（階背式車型、快背式車型、方背式車型和皮卡車型）分別進(jìn)行了瞬態(tài)流場(chǎng)PIV試驗(yàn)[16]，無(wú)量綱化車體尺寸后，探索瞬態(tài)流場(chǎng)結(jié)構(gòu).本文將仿真結(jié)果與PIV試驗(yàn)選取的具有代表性的截面處的流場(chǎng)數(shù)據(jù)對(duì)比，重新定義坐標(biāo)原點(diǎn)，位于車身尾部上沿對(duì)稱中心，選取x = -0.16 m，x = 0.4 m，z = 0.256 m三個(gè)截面上的渦量進(jìn)行對(duì)比.如圖16所示，x = -0.16 m處截面，仿真結(jié)果和試驗(yàn)數(shù)據(jù)有較高的對(duì)應(yīng)性，都可以看到C柱渦和分離渦在x方向存在分渦量，兩對(duì)渦相對(duì)位置大體對(duì)應(yīng)，即C柱渦均處于分離渦的側(cè)下方，另外渦結(jié)構(gòu)的旋向一致.圖7介紹了三對(duì)渦，C柱渦和兩對(duì)分離渦，渦量圖中只顯示C柱渦和分離渦，中間最小的一對(duì)渦沒(méi)有被捕捉到，因?yàn)橹虚g那對(duì)渦為不穩(wěn)定渦結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生在車頂氣流發(fā)生分離初期，在隨后的發(fā)展過(guò)程中，被周圍渦量較大的渦結(jié)構(gòu)影響作用后逐漸消失.

圖17為x = 0.4 m截面的流場(chǎng)數(shù)據(jù)，存在三對(duì)反向旋轉(zhuǎn)的渦結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)和仿真結(jié)果均有體現(xiàn)，在車身尾部側(cè)面存在兩對(duì)旋向相反的渦結(jié)構(gòu)，二者一上一下，上部的渦結(jié)構(gòu)渦量明顯是下部渦結(jié)構(gòu)渦量的2倍左右，以此推斷其是由C柱渦與側(cè)向分離渦相互作用形成的，對(duì)阻力貢獻(xiàn)最大. 下部的渦結(jié)構(gòu)推斷來(lái)自于D渦和沿上翹角分離出來(lái)的渦相互作用而成，對(duì)阻力貢獻(xiàn)比較大. 而車身尾部中間位置存在一對(duì)渦量直徑很小的渦結(jié)構(gòu)，旋向相反.

取車尾高度z = 0.256 m處截面對(duì)比z方向上渦量，如圖18所示，流場(chǎng)結(jié)構(gòu)相似，從兩側(cè)窗流過(guò)來(lái)的氣流由于在后風(fēng)窗處存在壓力差而形成一對(duì)漩渦結(jié)構(gòu).

通過(guò)以上對(duì)不同截面處的渦量對(duì)比分析可知，仿真與MIRA模型實(shí)驗(yàn)的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)相似，渦核的數(shù)量和位置都具有較好的一致性，說(shuō)明仿真具有可靠性.

3? ?結(jié)? ?論

1）時(shí)均流場(chǎng)仿真分析：車身側(cè)面氣流到達(dá)C柱時(shí)形成C柱渦，沿后風(fēng)窗向后向下延伸，形成一對(duì)很長(zhǎng)的拖拽渦，旋向相反，最終在逐漸遠(yuǎn)離車尾處直徑達(dá)到最大，對(duì)阻力影響很大;在側(cè)窗處存在內(nèi)外兩層多個(gè)渦核且渦量相反的渦結(jié)構(gòu);在車頂兩側(cè)邊界層中存在旋向相反的渦結(jié)構(gòu);在車頂處氣流分離，分離渦內(nèi)主要存在橫向渦量，但由于受強(qiáng)烈的C柱渦影響，形成一定的x方向渦分量;在車尾上、下沿處分別形成分離渦，其中車尾上沿形成的分離渦在車尾中間起主要作用，車尾底部沿上翹角產(chǎn)生的D渦，與C柱渦旋向相反，且與C柱渦相互作用，相對(duì)于C柱渦更偏向于外側(cè).

2）瞬態(tài)流場(chǎng)仿真分析：車輪、后風(fēng)窗以及車尾處存在復(fù)雜的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)，在瞬態(tài)流場(chǎng)中觀察到的是尺寸相對(duì)于時(shí)均流場(chǎng)結(jié)果較小、不穩(wěn)定的渦核，渦結(jié)構(gòu)之間相互影響. 監(jiān)測(cè)點(diǎn)的頻譜分析發(fā)現(xiàn)，車頂、發(fā)動(dòng)機(jī)艙頂部、側(cè)窗和車身側(cè)面主要振動(dòng)頻率為23 Hz;車身尾部側(cè)上方區(qū)域存在12 Hz振動(dòng)頻率;通過(guò)對(duì)壓力脈動(dòng)分析得出結(jié)論，車尾和車輪以及車身側(cè)面下沿處存在較大振動(dòng)，可推斷這些位置處的流場(chǎng)較為復(fù)雜.

3）本文通過(guò)對(duì)MIRA階背式模型的仿真與PIV瞬態(tài)流場(chǎng)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比分析，得到仿真與實(shí)驗(yàn)的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)相似，渦核的數(shù)量和位置都具有較好的一致性的結(jié)論，說(shuō)明仿真的可靠性.

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