[11]。我國的汽車風(fēng)阻特性的研究正處于初步發(fā)展階段，但在這每一天都在改變的時代世界范圍內(nèi)的汽車工業(yè)的變革，汽車的空氣動力學(xué)研究逐步引起了汽車廠商乃至全國的廣泛關(guān)注，在這種打的背景之下，我國在汽車空氣動力學(xué)方面的研究取得相當不錯的成果，進一步為推動汽車領(lǐng)域的自主研發(fā)提供了有力的支持。1.3本文研究的方法和主要內(nèi)容汽車空氣動力學(xué)屬于流體力學(xué)，它是流體力學(xué)的關(guān)鍵部分。如今，關(guān)于空氣動力學(xué)的研究思想有三種：基本的理論分析方法，實驗方法和有限元分析方法。風(fēng)洞試驗法與汽車空氣動力學(xué)的科學(xué)研究相對應(yīng)，道路試驗法及其伴隨的電子信息技術(shù)的有限元分析法的發(fā)展趨勢。實驗科學(xué)研究是數(shù)值計算方法和理論分析的一種認證方法，它對理論和有限元分析結(jié)果的準確性和穩(wěn)定性具有關(guān)鍵影響。掌握流體力學(xué)的相關(guān)理論，包括流體靜力，流體動力學(xué)等理論，并了解流體力學(xué)理論在汽車產(chǎn)品建模設(shè)計全過程中的應(yīng)用。了解汽車在整個駕駛過程中承受的摩擦阻力。1.3.1研究方法根據(jù)流體力學(xué)的基本理論和現(xiàn)代風(fēng)洞測試技術(shù)，對汽車進行了全規(guī)格模型的流體力學(xué)測試，并對獲得的結(jié)果和有限元結(jié)果進行了統(tǒng)計分析。因此，使用了有限體積法，而有限體積法（FVM）是當前常用的CFD方法?；靖拍钍菍⒕_的測量域劃分為一系列可控變量。對于每個實際運算量，將對微分方程的指定解進行積分以獲得離散方程。未知方程式的未知量是網(wǎng)格圖節(jié)點處的變量。根據(jù)用有限體積法的離散方程的要求，必須為每組控制體積完成變量的積分質(zhì)量守恒，然后才能實現(xiàn)整個流域。有限體積法的要點在于，在計算離散方程的整個過程中，有必要對導(dǎo)數(shù)函數(shù)的分布進行一些假設(shè)。用有限體積法計算出的方程可以保證它具有守恒律的特性，并且創(chuàng)造了離散方程指數(shù)值的物理意義，實際的精確測量值很小。（1）空氣阻力占汽車總阻力的比值汽車在行駛過程中總的阻力F可表達為：(1-1)其中：氣動阻力為：總的滾動阻力為：作用在汽車前后軸的汽車重量分配值為：作用在前后軸的空氣升力為：前后輪的滾動阻力系數(shù)為：消耗于空氣阻力的功率當汽車處于正常行駛狀態(tài)時，其驅(qū)動力只由發(fā)動機或電機提供，當車速很高時空氣阻力會消耗很大一部分驅(qū)動力，空氣阻力要消耗很大一部分發(fā)動機或電機所做的功，假設(shè)消耗的空氣阻力功率用P（kw）來表示，則有下式：（1-2）其中空氣密度為：氣動阻力系數(shù)為：汽車的正投影面積為：汽車的速度為：汽車的傳動效率為：1.3.2主要內(nèi)容伴隨計算機仿真技術(shù)的提升，越來越多的汽車研發(fā)人員開始認識到CFD仿真分析法的重要性。研究特斯拉modelX和比亞迪唐兩款車的車身風(fēng)阻特性為背景，研究內(nèi)容可分為兩個方面，分別是風(fēng)洞試驗和CFD數(shù)值仿真計算。將特斯拉modelX和比亞迪唐基礎(chǔ)模型借助CFD模擬出的計算結(jié)果進行對比分析。主要工作內(nèi)容如下：面向CFD仿真的汽車快速建模，利用SOLIDWORKS中的3D草圖，選用樣條曲線構(gòu)造車身輪廓線，進而構(gòu)建車身曲面，然后將所有曲面縫合，建立簡單的汽車三維模型。汽車風(fēng)阻特性仿真模擬的前處理，在Fluent中進行模擬仿真需要在ANSYSWorkbench工作平臺中的FluidFlow(Fluent)分析系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，在Geometry中導(dǎo)入特斯拉modelX和比亞迪唐的SOLIDWORKS三維模型圖，并建立計算域。然后在MESH中進行網(wǎng)格劃分并進行設(shè)置邊界條件。汽車風(fēng)阻特性仿真模擬結(jié)果分析，利用FluidFlow(Fluent)分析系統(tǒng)中results中導(dǎo)出的壓力云圖和速度矢量圖對特斯拉modelX和比亞迪唐兩款車的風(fēng)阻特性進行分析。

面向CFD仿真的汽車快速建模車身的三維模型的創(chuàng)建首先要從二維設(shè)計圖中獲取用于創(chuàng)建三維模型的信息，然后對該信息進行一系列的解決方案，例如分類，匯總等，最后在三維空間中構(gòu)建三維模型。建立車身數(shù)學(xué)模型的整個過程通常是：首先分析裝配圖的幾何特征和車身表面的組成原理，獲得車身的中心線，然后使用三維SOLIDWORKS中的曲線圖以構(gòu)造車身表面。因為將平滑曲線轉(zhuǎn)換為使表面平滑的必要條件，所以曲線圖的質(zhì)量對于表面的平滑度尤其重要。2.1設(shè)計課題分析結(jié)合論文的要求和現(xiàn)實的難點，由此可知需要完成的課題是在考慮CFD仿真要求的前提下，快速的實現(xiàn)汽車車身二維的概念草圖到三維車身模型的轉(zhuǎn)換。課題要求如下：1)要求建模時間短，能盡快完成三維模型的創(chuàng)建。2)由于設(shè)計課題中的三維數(shù)字車身模型主要是用于滿足車身造型方案的表達以及表現(xiàn)，和CFD仿真模擬的兩個要求，所以三維數(shù)字車身模型中有一部分曲面沒有必要達到A級的曲面標準。3)對于車身模型細節(jié)處的要求不高。三維數(shù)字車身模型細節(jié)沒必要非常精細，車身中對整車風(fēng)阻系數(shù)影響較小的部分可以省略或進行一定程度簡化。根據(jù)以上分析，該汽車與實際汽車造型差異較大，對于實現(xiàn)實際的原車型的參數(shù)化重建是非常困難的。因此將對特斯拉modelX和比亞迪唐的汽車車身進行簡化的三維建模。2.2三維軟件的選擇在當今的產(chǎn)品建模設(shè)計和開發(fā)過程中，與3D性能和輔助設(shè)計生產(chǎn)和制造相關(guān)的關(guān)鍵軟件是Rhino，SOLIDWORKS，CATIA，3DSMAX等。這些類型的軟件支持3D建模。而且支持一定水平的3D渲染工作，并且效果非常好。RhinoREF_Ref29238\r\h[14]是由RobertMcNeel和ssoc在美國開發(fā)和設(shè)計的功能強大的技術(shù)專業(yè)3D建模設(shè)計軟件。它可以廣泛用于3D動畫制作，工業(yè)生產(chǎn)和制造，科學(xué)研究和機械結(jié)構(gòu)設(shè)計等行業(yè)。SOLIDWORKS是達索系統(tǒng)公司的子公司，該公司專門開發(fā)和銷售用于機械設(shè)計軟件的產(chǎn)品REF_Ref29418\r\h[15]。CATIA作為PLM協(xié)同解決方案的重要組成部分，它可以幫助制造商通過建模來設(shè)計未來的產(chǎn)品，并支持包括項目前期、具體設(shè)計、分析、仿真、裝配和維護在內(nèi)的所有工業(yè)設(shè)計過程REF_Ref29516\r\h[16]。3DStudioMAX，通常稱為3DMAX或3dsMAX，后來由AutodeskEnterprise合并開發(fā)的軟件產(chǎn)品。它的前身是基于DOS計算機操作系統(tǒng)的3D-Studio系列產(chǎn)品軟件。眾所周知，SOLIDWORKS易于理解且實用。在現(xiàn)階段，它是世界上流行的3D軟件。SOLIDWORKS是世界上第一個基于Windows服務(wù)平臺的3D繪圖軟件。SOLIDWORKS早已成為海外流行的3D圖形軟件?；旧?，大多數(shù)民營企業(yè)都易于使用SOLIDWORKS來設(shè)計產(chǎn)品REF_Ref29715\r\h[17]。故綜合各款軟件的特點和汽車車身對數(shù)據(jù)模型的曲面質(zhì)量要求以及本文參數(shù)的需求，選擇SOLIDWORKS為車身曲面的三維建模軟件，最終完成面向CFD仿真需求的數(shù)字模型。 2.3利用SOLIDWORKS建立模型步驟在進行特斯拉modelX和比亞迪唐車身三維建模時，沒有具體的車身詳細數(shù)據(jù)，只有簡單且不準確的圖片。因此需要將圖片導(dǎo)入到PS中進行編輯修改，將圖片進行“去色”“濾鏡”等操作，將其改成素描圖，這樣運用PS修改的手繪圖就完成了。但是因為圖片的拍攝角度不同，導(dǎo)致圖片雖然在SOLIDWORKS中車身的長寬高都是跟原車特斯拉modelX和比亞迪唐是一樣的，但是各視圖中特斯拉modelX和比亞迪唐造型特征表現(xiàn)出的外形尺寸的細節(jié)及相對位置都比較不準確。此時以草圖為參考基礎(chǔ)，結(jié)合自身建模經(jīng)驗，最終完成模型。確定各草圖中有用的造型特征線，并在原來的二維草圖的基礎(chǔ)上添加建模特征線，生成建模圖。2.3.1二維工程圖導(dǎo)入二維工程圖導(dǎo)入，以特斯拉modelX為例，其二維圖分別是前視圖，右視圖，上視圖，后視圖。首先為了使后續(xù)方便率先導(dǎo)入右視圖，如圖2-1。圖2-圖2-SEQ圖\*ARABIC1特斯拉modelX右視圖導(dǎo)入右視圖后根據(jù)實際汽車車身的車長一定比例的放大縮小，以此方法依次導(dǎo)入前視圖，上視圖，后視圖。如圖2-2.圖2-2圖2-2特斯拉modelX3D視角的車身草圖

2.3.2利用3D曲線構(gòu)建車身構(gòu)造線對于流線型車身模型，不能用3D草圖中的樣條曲線所構(gòu)成的曲面來畫整個車身曲面，只能采用曲面分塊技術(shù)。首先，將特斯拉modelX和比亞迪唐的車身表面進行了分塊。然后，利用3D草圖中的樣條曲線，圍成每個分塊曲面盡量使用三邊形曲面和四邊形曲面，因為這樣的曲面可以更好的構(gòu)成曲面，防止出現(xiàn)差錯。對于車身表面分塊造型，利用3D曲線構(gòu)建車身構(gòu)造線最困難的部分就是做第一條3D曲線，首先需要確定起始點，結(jié)合前視圖與右視圖，以外后視鏡底部與車身相接位置作為起始點，在前視圖基礎(chǔ)上將主駕駛車門進行簡單的描邊，3D曲線畫出后依次切換不同視角進行微調(diào)，使構(gòu)造線盡可能平滑、規(guī)整。2.3.3三維特征線框成面在SOLIDWORKS中利用3D草圖中的樣條曲線繪制的特斯拉modelX和比亞迪唐的車身構(gòu)造線，然后幾條曲線閉合圍成閉合的曲面。采用四邊成面的工具來創(chuàng)建曲面，還可以根據(jù)不同的曲面要求分別運用“曲面放樣”、“曲面拉伸”、“邊界曲面”、“填充曲面”等構(gòu)建汽車的車身。特斯拉modelX和比亞迪唐的車身各部分曲面，根據(jù)每塊曲面的形狀和位置進行的縫合和曲面填充。千萬注意不要在作圖過程中有的曲面部分有過度的突出，以及在曲面縫合階段存在沒有縫合的縫隙，不然將會影響導(dǎo)致后期的布爾運算錯誤。車身由復(fù)雜且不規(guī)則的三維曲面組成。如果使用曲面構(gòu)建其數(shù)學(xué)模型，則將難以確保實體模型的精度。這也是不現(xiàn)實的。結(jié)構(gòu)的曲面通常會不平整，從而導(dǎo)致非常大的變形。車身表面分割是為了方便計算機三維繪圖。根據(jù)當前的參數(shù)化設(shè)計曲面基礎(chǔ)理論和系統(tǒng)軟件曲面建模設(shè)計方法，將產(chǎn)品的外觀設(shè)計狀態(tài)進行了整合，并將車身分為非常簡單的幾個，非常容易解決的曲面塊。這種有弧度的曲面塊根據(jù)特定的光滑度規(guī)定在電子計算機中進行修補和曲面縫合，最后完成了車身設(shè)計計劃，以完成汽車的整體形狀設(shè)計身體。車身分割符合以下標準：①盡可能將一次建模成功的表面塊放置在盡量減少分段數(shù)的位置；②避免出現(xiàn)不規(guī)則的面根據(jù)上述結(jié)果如圖2-3.圖2-3特斯拉modelX半車身三維模型構(gòu)造完一半的車身，為使車身有良好的密封性，一定要檢查車身的縫隙和檢查車身密封性，然后鏡像實體，注意要依次選擇鏡像的實體，以至于不會漏選，汽車底盤為了簡化統(tǒng)一設(shè)置成平滑的曲面如圖2-圖2-3特斯拉modelX半車身三維模型圖SEQ圖\*ARABIC圖SEQ圖\*ARABIC2-4比亞迪唐車身三維模型圖2-5特斯拉model圖2-5特斯拉modelX三維模型第三章汽車風(fēng)阻特性仿真模擬的前處理汽車外流場模擬的過程十分繁雜，它包括許多重內(nèi)容，例如幾何概念模型的準確性，網(wǎng)格圖的質(zhì)量以及這些初始邊界條件的添加。以下各節(jié)討論了每個步驟。3.1計算域的確定在進行CFD有限元分析和計算時，離車身較遠的氣體對車體的影響很小，可以忽略不計。圖3-1風(fēng)洞模型軟件也無法將無邊際的空氣作為模擬對象，因此在計算中選取車身周圍的部分空氣作為研究區(qū)域。由于汽車模型已經(jīng)在SOLIDWORKS軟件中建立為了方便后期對流場進行網(wǎng)格劃分，建立了長為八倍車長、寬為六倍車寬、高為三倍車高的長方體的流場范圍作為計算域。選用長方體來代替風(fēng)洞模型以致于后期導(dǎo)出云圖，有利于網(wǎng)格劃分。在研究中，將汽車放入所建立的長方形風(fēng)洞模型中，為了更好地表示汽車的行駛狀況，車輛模型的頂部，前部和側(cè)面之間的距離必須超過車輛模型的規(guī)格。如圖3-1。圖3-1風(fēng)洞模型

在Fluent軟件中進行數(shù)值模擬仿真要在ANSYSWorkbench工作平臺中選用FluidFlow(Fluent)分析系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，然后在Geometry中導(dǎo)入特斯拉modelX和比亞迪唐的SOLIDWORKS三維模型圖，但是SOLIDWORKS模型圖必須轉(zhuǎn)成STEP格式再進行導(dǎo)入。在Geometry軟件中，首先導(dǎo)入特斯拉modelX和比亞迪唐的三維模型后點擊生成使特斯拉modelX和比亞迪唐模型在操作界面中顯示出來，然后按照上述建立計算域，使用工具命令下的“外殼”命令，然后進入設(shè)置各邊長度。計算域的設(shè)定如表3-1，表3-2。表3SEQ表格\*ARABIC\s11（a）特斯拉modelX計算域特斯拉modelXFD1,緩沖+X值FD1,緩沖+Y值FD1,緩沖+Z值長度單位（mm）4140505215108表3SEQ表格\*ARABIC\s11（b）特斯拉modelX計算域特斯拉modelXFD1,緩沖-X值FD1,緩沖-Y值FD1,緩沖-Z值長度單位（mm）414019225180表3SEQ表格\*ARABIC\s12（a）比亞迪唐計算域比亞迪唐FD1,緩沖+X值FD1,緩沖+Y值FD1,緩沖+Z值長度單位（mm）5820516014610表3SEQ表格\*ARABIC\s12（b）比亞迪唐計算域比亞迪唐FD1,緩沖-X值FD1,緩沖-Y值FD1,緩沖-Z值長度單位（mm）582018024350選用選擇過濾器：面。選擇車頭正對的面，邊界條件定義為速度入口，選擇命名為Inlet。車尾正對面定義為出口，選擇命名為Outlet，風(fēng)洞模型的四周選擇命名為Wall。3.2網(wǎng)格劃分由于空氣流動的復(fù)雜性和不確定性，在建立完成計算域后，必須對計算域進行網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格的質(zhì)量會影響CFD數(shù)值模擬計算，質(zhì)量越好，計算速度越快，結(jié)果精度越高，收斂性也更好。ANSYSWorkbench中對三維模型的網(wǎng)格劃分方法有自動劃分法（Automatic）、四面體單元劃分法（Tetrahedrons）、六面體單元為主法（HexDominant）、掃略劃分法（Sweep）和笛卡爾法（Cartesian）五種，采用三棱柱和四面體混合對計算域進行劃分，劃分效果如圖3-1、圖3-2所示，為了增加計算結(jié)果的準確性，對車身拐點處添加網(wǎng)格加密，使之與拐點處的流場類型、速度和壓強相適應(yīng)。由于離車身越遠處的空氣對汽車的作用力越小，因此越遠的網(wǎng)格劃分越疏。物理偏好設(shè)定為CFD。求解器偏好設(shè)定為Fluent。單元的階設(shè)定為線性的。單元尺寸設(shè)定為0.3m。劃分ANSYSFLUENT軟件共生成節(jié)點172632個。生成單元917919個網(wǎng)格，網(wǎng)格劃分效果如圖3-2和圖3-3所示。

從CFD模擬仿真的基本理論可以了解，網(wǎng)格劃分越小，網(wǎng)格總數(shù)越大，測量速度越慢，計算出的時間越長。另外，網(wǎng)格的質(zhì)量和形狀與有限元分析結(jié)果的準確性和時間消耗有一定關(guān)系。因此，在估計流體時發(fā)展有效的網(wǎng)格劃分也很重要。網(wǎng)格的大小和形狀對于實際操作非常方便，更加靈活，并且可以更加集成到復(fù)雜的數(shù)字模型中。添加的網(wǎng)格形狀包括四面體，六面體等。3.3邊界條件設(shè)定在ANSYSWorkbench工作平臺中，選用FluidFlow(Fluent)分析系統(tǒng)，在Geometry中導(dǎo)入特斯拉modelX和比亞迪唐的SOLIDWORKS三維模型圖之后，將模型導(dǎo)入Mesh模塊，進入Mesh后進一步設(shè)定網(wǎng)格單元的長度，設(shè)置為0.3m，最后點擊網(wǎng)格右擊生成網(wǎng)格，之后就需要對汽車模型各個邊界設(shè)定邊界條件。因為需要檢測汽車模型的氣動阻力，所以要對特斯拉modelX和比亞迪唐的三維模型的空間流域進行編輯生成。而且在Fluent中對于邊界條件的設(shè)置會使軟件在計算過程中，其精度出現(xiàn)偏差，在數(shù)值模擬時，風(fēng)洞模型的入口邊界，設(shè)定為X正向為速度入口，速度大小分別為40，60，80，120（km/h）。即11.11m/s，16.670m/s，22.220m/s，33.330m/s；地板平面設(shè)定為運動地面，速度與車速相當，用以模擬行駛過程中地面的抽吸效應(yīng)；由于模型沒有添加輪胎，所以也沒有對輪胎進行旋轉(zhuǎn)模擬，僅設(shè)定為滑移邊界條件；出口邊界條件壓力值設(shè)定為0Pa，超音速/初始表壓力為0(pascal)?？諝饷芏葹?ρ=1.18415kg/m，是靜態(tài)的密度；湍流強度設(shè)定為5%；湍流粘度比設(shè)定為10；初始化設(shè)置時選用標準初始化，從inlet開始計算，參考系選用相對于單元區(qū)域；湍流動能設(shè)定為1.042083m2/s2;比耗散率設(shè)定為7133.9671/s；運算中設(shè)置計算步數(shù)為800步。

圖3-4圖3-4數(shù)值模擬圖

第四章汽車風(fēng)阻特性仿真模擬結(jié)果分析汽車風(fēng)阻阻力系數(shù)通常是衡量汽車受空氣阻力影響大小的標準。Fluent分析系統(tǒng)中的Setup所計算出的結(jié)果進行分析，得到汽車的迎風(fēng)面積S=1.03317m2，空氣密度為1.225kg/m3，空氣阻力為169.8267N，由此根據(jù)公式得到該車模型的空氣阻力系數(shù)CD=0.34724。CFD模擬計算結(jié)果，通過Fluent分析系統(tǒng)的模擬計算，總迭代800步，模型大約在200步左右收斂。在迭代計算的整個過程中，F(xiàn)luent軟件設(shè)置的默認收斂標準為：可以驗證動能的方差值，或者當所有變量的方差值減小到10e-06時，默認為收斂;另一方面，它是要測試一些流動變量。當變量不通過迭代更新變化時，該計算也可以視為收斂。只有當兩者都滿足收斂的要求時，才能夠說明計算結(jié)果已經(jīng)收斂。根據(jù)仿真結(jié)果所得出的特斯拉modelX的殘差圖如表4-1和表4-2比亞迪唐殘差圖：表4-1特斯拉modelX特斯拉modelX殘差圖40km/h60km/h80km/h120km/h

表4-2不同時速下比亞迪唐殘差圖比亞迪唐殘差圖40km/h60km/h80km/h120km/h4.1壓力云圖分析由圖4-1特斯拉modelX在80km/h速度下車身云圖可以看出，因為氣流在汽車的前側(cè)被阻塞，所以氣流的流量減小了，并且在汽車的前表面處產(chǎn)生了更大的壓力。前擋風(fēng)玻璃和汽車引擎蓋的交界處，氣流受到嚴重阻礙，并且速度也大大降低。當氣流流到車頂時氣流速度會增加，直到后擋風(fēng)玻璃處的氣流達到最高值?？諝饬魉僭龃笏园l(fā)動機罩，擋泥板等前方有一部分負壓區(qū)。流速降低。一部分氣流流向車頂，另一部分流向車身側(cè)面。氣流逐漸跟隨車頂?shù)耐庑蜗蚝笠苿?。當氣流通過后擋風(fēng)玻璃時，速度逐漸降低，氣流再次分離，從而導(dǎo)致后擋風(fēng)玻璃和汽車后備箱角處的壓力略有增加。在后擋風(fēng)玻璃和汽車后備箱連接的區(qū)域中存在一個正壓區(qū)。對車身工作壓力云圖的科學(xué)研究可以有效地布置車輛的進氣管和排氣管。通常，將進氣口布置在正壓區(qū)中，在該區(qū)域中，空氣流動緩慢并且壓力過高，這對進氣口是有利的。將排氣管布置在負壓區(qū)域，該區(qū)域的工作壓力較低，這有利于抽出氣體。圖SEQ圖\*ARABIC4-1特斯拉圖SEQ圖\*ARABIC4-1特斯拉modelX在80km/h速度下車身云圖4.1.1速度相同時不同車型壓力云圖對比分析由圖4-2和圖4-3比較可以看出，特斯拉modelX和比亞迪唐的車身相同壓力范圍為-124.4-80Pa。空氣流域相同壓力范圍為-75.5807-78.2977Pa。汽車在行駛中，首先與空氣撞擊的面時前臉，此處的風(fēng)速和壓強最大，兩圖對比發(fā)現(xiàn)特斯拉modelX前格柵處的壓力要小于比亞迪唐的前格柵處壓力。，此后空氣被車身切割，產(chǎn)生分流，風(fēng)速減小，對車身表面的壓力變小，當空氣流經(jīng)擋風(fēng)玻璃底部時，會對擋風(fēng)玻璃產(chǎn)生撞擊，從而在轉(zhuǎn)角處形成高壓區(qū)，此處壓力較大。當空氣氣流經(jīng)車頂特斯拉modelX車頂處的壓力要小于比亞迪唐的車頂處壓力。圖4-3比亞迪唐40km/h壓力云圖圖4-3比亞迪唐40km/h壓力云圖圖4-2特斯拉modelX40km/h壓力云圖由圖4-4特斯拉modelX60km/h壓力云圖和圖4-5比亞迪唐40km/h壓力云圖比較可以看出，特斯拉modelX和比亞迪唐的車身相同壓力范圍為-278.22-179.669Pa?？諝饬饔蛳嗤瑝毫Ψ秶鸀?169.596-175.723Pa。在汽車行駛速度為16.67m/s，空氣與汽車前臉撞擊中圖中顯示的更加明顯，尤其是在空氣分流的過程中特斯拉modelX車頂上壓力與比亞迪唐車頂上壓力相比較小。圖4-4圖4-4特斯拉modelX60km/h壓力云圖圖4-5比亞迪唐圖4-5比亞迪唐60km/h壓力云圖由圖4-6特斯拉modelX60km/h壓力云圖和圖4-7比亞迪唐80km/h壓力云圖比較可以看出，特斯拉modelX和比亞迪唐的車身相同壓力范圍為-495.712-318.604Pa?？諝饬饔蛳嗤瑝毫Ψ秶鸀?302.395-311.487Pa。圖4-6圖4-6特斯拉modelX80km/h壓力云圖圖4-7比亞迪唐80km/h壓力云圖當特斯拉modelX和比亞迪唐的行駛速度為120km/s時即33.33m/s時，由圖4-8特斯拉modelX60km/h壓力云圖和圖4-9比亞迪唐80km/h壓力云圖比較可以看出，特斯拉modelX和比亞迪唐的車身相同壓力范圍為-1117.17-715.633Pa?？諝饬饔蛳嗤瑝毫Ψ秶鸀?681.626-699.431Pa。與之前40km/h、60km/h、圖4-7比亞迪唐80km/h壓力云圖圖4-8圖4-8特斯拉modelX120km/h壓力云圖圖4-9比亞迪唐120km/h圖4-9比亞迪唐120km/h壓力云圖4.1.2相同車型下不同速度壓力云圖分析當氣流流經(jīng)前風(fēng)窗與車頂棚的連接處時，紅色值越深其壓力值越大，說明汽車不同時速下車身壓力云圖可以看到車頭部分的壓力值最大，就是紅色區(qū)域兩側(cè)即前翼子板前側(cè)的壓力值較大，和發(fā)動機艙蓋與前擋風(fēng)玻璃交匯處的壓力值較大。圖4-10特斯拉modelX40km/h壓力云圖和圖4-11特斯拉modelX120km/h壓力云圖，雖然圖中顯示的顏色是一樣的，但是我們仔細觀察圖中的標尺會發(fā)現(xiàn)兩圖并不一樣圖4-10特斯拉modelX40km/h壓力云圖中特斯拉modelX車身壓力范圍為-124.4-80Pa?？諝饬饔虻膲毫Ψ秶鸀?75.5807-78.2977Pa。圖4-11特斯拉modelX120km/h壓力云圖的壓力范圍為-1117.17-715.633Pa?？諝饬饔虻膲毫Ψ秶鸀?681.626-699.431Pa。特斯拉modelX在行駛速度為40km/h時的車身壓力大約是比特斯拉modelX在行駛速度為120km/h時的車身壓力8.9375倍，特斯拉modelX在行駛速度為40km/h時的空氣流域壓力大約是特斯拉modelX在行駛速度為120km/h時的空氣流域壓力的8.96倍。同理比亞迪唐如圖4-12和圖4-13。圖圖4-10特斯拉modelX40km/h壓力云圖

圖4-13比亞迪唐120km/h壓力云圖圖4-11圖4-13比亞迪唐120km/h壓力云圖圖4-11特斯拉modelX120km/h壓力云圖圖4-12比亞迪唐40km/h壓力云圖4.2速度矢量圖分析由圖4-14特斯拉modelX速度矢量圖可以看出，車輛頭部及尾部的氣流流動較為復(fù)雜。在前擋風(fēng)玻璃和汽車引擎蓋的交界處，氣流受到嚴重阻礙，并且速度也大大降低。最終，氣流到達汽車的后端，并與側(cè)面氣流和汽車的底端匯合，形成渦流。轎廂末端的渦流將消耗一定量的動能，這將損害整個轎廂的空氣動力摩擦阻力值。如圖4-14特斯拉modelX速度矢量圖所示，速度矢量為紅色表示速度越高，顏色越藍表示速度越低。從速度矢量圖可以看出，一部分氣流流入車頂，另一部分氣流流入車體側(cè)面?？諝饬髟谇按疤幋┻^汽車的上表面。氣流的循環(huán)發(fā)生變化，氣流的方向發(fā)生變化。氣流緩慢跟隨車頂?shù)耐獠吭O(shè)計，然后向后移動?？諝馑俣鹊淖兓c車身的工作壓力與前面分析的空氣速度之間的關(guān)系一致。仔細觀察速度矢量圖，會發(fā)現(xiàn)氣流渦旋并分離了汽車引擎蓋中央，引擎蓋與擋風(fēng)玻璃的接合處以及汽車后端中央的氣流。因此，必須改進發(fā)動機罩的形狀設(shè)計，以減少氣流的分離。圖4-14圖4-14特斯拉modelX速度矢量圖圖圖4-15特斯拉modelX速度矢量圖（含空氣流域）以上是對于單一車型單一速度下車身速度矢量圖的分析，以下需要對比特斯拉modelX和比亞迪唐在相同行駛速度下不同車型之間的速度矢量圖對比以及特斯拉modelX和比亞迪唐相同車型下不同行駛速度之間的速度矢量圖對比。4.2.1速度相同時不同車型速度矢量圖對比分析由圖4-16特斯拉modelX40km/h速度矢量圖和圖4-17比亞迪唐40km/h速度矢量圖可以看出，空氣流速標尺范圍為0-14.3606ms^-1,空氣流從車頭前端流入，車頭將氣流一部分往上從汽車前格柵流經(jīng)前擋風(fēng)玻璃和車頂最終流向車尾后方，另外一部分氣流往下，經(jīng)過車身底部和車輪向車尾后方流去，氣流在流經(jīng)上下車身后在車尾分別匯合，由于上下空氣流速和方向不同，在尾部匯集時，會產(chǎn)生兩個方向相反的渦流。特斯拉modelX的渦流較之比亞迪唐的渦流要小一點。但是特斯拉modelX車頭分流出的空氣流速上下都要較之比亞迪唐數(shù)值要大，更快。圖4-16圖4-16特斯拉modelX40km/h速度矢量圖圖4-17比亞迪唐40km/h速度矢量圖由圖4-18和圖4-19可以看出，空氣流速標尺范圍為0-22.8032ms^-1,比亞迪唐的車后渦流要比特斯拉圖4-17比亞迪唐40km/h速度矢量圖圖4-19比亞迪唐60km/h速度矢量圖圖4-18特斯拉modelX60km/h速度矢量圖如下圖4-20和圖4-21所示，當速度為80km/h即22.22m/s時空氣流速標尺范圍為0-30.5344ms圖4-19比亞迪唐60km/h速度矢量圖圖4-18特斯拉modelX60km/h速度矢量圖圖4-21比亞迪唐8圖4-21比亞迪唐80km/h速度矢量圖圖4-20特斯拉modelX80km/h速度矢量圖如下圖4-22和圖4-23所示，當行駛速度為120km/h即33.33m/s時空氣流速標尺范圍為0-46.0531ms^-1,雖然汽車行駛車速和空氣流速的標尺的相同的，并且特斯拉modelX和比亞迪唐兩款車型都是屬于SUV，但是特斯拉modelX車底的空氣流速要遠大于比亞迪唐的車底空氣流速。與以上40km/h、60km/h、120km/h時的空氣流域的空氣流速情況幾乎一致。但是此次對比更加明顯。圖4-22圖4-22特斯拉modelX120km/h速度矢量圖圖4-23圖4-23比亞迪唐120km/h速度矢量圖4.2.2相同車型下不同速度壓力云圖分析觀察下圖可以看出，空氣流從車頭前端流入，空氣流分為上下兩部分，最后氣流在流經(jīng)上下車身后在車尾分別匯合，由于上下空氣流速和方向不同，在尾部匯集時，會產(chǎn)生兩個方向相反的渦流。兩個旋渦會造成了汽車外流場的總壓的損失，車尾渦流會消耗能量，增加了汽車的風(fēng)阻特性。同理與壓力云圖一樣，圖4-25、圖4-26、圖4-27和圖4-28中，雖然圖中顯示的顏色是一樣的，但是我們仔細觀察圖中的標尺會發(fā)現(xiàn)兩圖并不一樣，特斯拉modelX和比亞迪唐當速度為40km/h時的空氣流速標尺范圍為0-14.3606ms^-1，當行駛速度為120km/h即33.33m/s時空氣流速標尺范圍為0-46.0531ms^-1。特斯拉modelX和比亞迪唐當速度為120km/h的空氣流速標尺范圍約是特斯拉modelX和比亞迪唐當速度為40km/h的空氣流速標尺范圍的3.2167倍。圖4-26比亞迪唐120km/h圖4-26比亞迪唐120km/h速度矢量圖圖4-25比亞迪唐40km/h速度矢量圖圖4-28特斯拉modelX120km/h速度矢量圖圖圖4-28特斯拉modelX120km/h速度矢量圖圖4-27特斯拉modelX40km/h速度矢量圖結(jié)論對比特斯拉modelX和比亞迪唐兩個不同車型，進行了同一車型不同速度和同一速度不同車型的對比分析，即對汽車表面靜壓力云圖和汽車速度矢量圖進行了對比，從特斯拉modelX和比亞迪唐壓力云圖與特斯拉modelX和比亞迪唐速度矢量圖可以看出，前風(fēng)窗傾角、后風(fēng)窗傾角以及后備箱傾角的調(diào)整，有可能會降低風(fēng)阻系數(shù)，且汽車前風(fēng)窗與引擎蓋處夾角、后風(fēng)窗與后備箱傾角的調(diào)整以及汽車尾部氣流較為復(fù)雜，對于特斯拉modelX和比亞迪唐的風(fēng)阻特性影響較大。比亞迪唐前臉，即進氣格柵比之特斯拉modelX迎風(fēng)面積要大，故上述圖中顯示比亞迪唐的前臉風(fēng)阻不管在哪一相同速度下都要大于特斯拉modelX。特斯拉modelX的車頂壓力要大于比亞迪唐的車頂?shù)膲毫Γ纯諝鈱ζ嚨南聣毫Ρ葋喌咸埔?，加重了汽車的重量，對于風(fēng)阻是一種阻礙，但是在高速行駛時也可以增加汽車的附著力。因此綜上可得特斯拉modelX的風(fēng)阻特性較之比亞迪唐的風(fēng)阻特性要好。

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