基于Ansys的汽车外形风洞试验有限元分析
【摘要】汽车空气动力学特性对汽车经济性、驾驶安全性、侧风稳定
性等有着较大的影响。

通过在catia中建立车身几何造型，基于ANSYS的CFD的有限元仿真环境对车身的空气动力动力学特性进行了数值模拟仿
真研究，得出该车体的速度矢量图，压力分布图等，并根据模拟仿真的气
动造型提出一些建议，为优化汽车车型及改善汽车空气动力学特性提供参
考。

1前言
汽车空气动力学特性是汽车的重要性能，它是指汽车在流场中受到的
以阻力为主的包括升力、侧向力的三个气动力及其相应的力矩的作用而产
生的车身外部和内部的气流特性、侧风稳定性、气动噪声特性、驾驶室内
通风、空气调节等特性。

随着汽车技术的提高和高等级公路的发展，汽车
速度的不断提高以及汽车在行驶时与空气相互作用的各种气动力也越来
越显著，在很大程度上影响着的汽车的经济性、动力性和稳定性。

迄今为
止，国内外汽车空气动力学的研究一般采取试验法、试验与理论相结合法
及数值模拟仿真研究法。

试验法主要是指风洞试验，目的是为得到准确反
映汽车行驶状态时的空气动力学特性数据，其研究对象主要有汽车空气动
力特性和汽车各部位的流场。

风洞试验的结果精度高、可靠性好，对研究
外部气流干扰件的气动作用大小比较有效，但风洞试验成本高、周期长、
需要制作一系列的油泥模型等局限性，这些局限性大大阻碍了其在汽车设
计的应用，并且风洞试验只能在有限个截面和其上有限个点处测得速度、
压力和温度值，不能获得整个流场中任意点的详细信息。

此外风洞试验要
精确研究某些复杂的流动现象，如层流向湍流的转变、拖曳涡的形成和发
展、尾部涡系结构等，其测量截面的选取在很大程度上主要依靠经验，这
样使得精确研究这些复杂流动和机理变得非常困难。

而在模型风洞试中，
还存在着动力相似和几何相似的影响、试验结果与实车的换算问题，要得
到准确的结果还有一定的难度。

数值模拟仿真是借助于计算机将用CFD应用于汽车空气动力学研究的
方法，其是在计算机上模拟吹风，运用数值分析的方法计算模拟汽车的空
气动力学问题，与风洞试验相比，其有利于CAD/CAM系统的相衔接；不受
1。