本論文以某轎車為例，車身數據取自實際產品設計數據庫，利用目前通用的CAD軟件UG，構建本轎車的1：5模型，構件幾何模型，導入STAR-CD前處理器時生成轎車表面網格，利用網格自動生成和人工干預的方法劃分計算網格。然后進行求解域的設定，求解單元的選擇，控制參數的設定，求解方法和數學模型的選擇，以及邊界條件的確定等。接著在STAR-CD中進行數值模擬，進行空氣阻力系數與試驗值的對比，確定了外流場改進方案：對計算域的網格進行局部細化，利用移動地板條件進行地面效應模擬。再次進行數值計算，輸出了該轎車的三維速度場、壓力場、能量耗散及湍能，利用尾流積分法求阻力，探討了轎車的外流場和尾流場的速度、壓力特性，研究了其尾流結構和湍流特性，這項工作對于預測和改進汽車的氣動性能和指導產品設計具有重要意義。

第一章 緒 論.........................................................................................1
1．1 空氣動力學概述......................................................................................1
1．1．1 空氣動力學的發展現狀.............................................................1
1．1．2 空氣動力學的重要意義.............................................................1
1．2 計算流體力學的發展現狀......................................................................3
1．2．1 計算流體力學的發展.................................................................3
1．2．2 汽車流場數值模擬的發展.........................................................4
1．3 論文思路和所做的工作..........................................................................4
1．3．1 本文的研究方案.........................................................................4
1．3．2 本文研究的內容和意義.............................................................5
第二章 轎車外流場數值模擬的理論基礎..........................................7
2．1 數值模擬基礎理論..................................................................................7
2．2 計算流體力學基礎理論..........................................................................8
2．3 數值仿真的主要方法............................................................................10
2．3．1 NS方程組的近似.....................................................................10
2．3．2 統一線性方法——面元法.......................................................11
2．3．3 非線性方法...............................................................................14
2．3．4 區分法.......................................................................................15
2．4 轎車外流場的控制方程........................................................................15
第三章 轎車外流場的數值模擬........................................................18
3．1 STAR-CD簡介.......................................................................................18
3．1．1 STAR-CD概述..........................................................................18
3．1．2 STAR-CD的主要特性..............................................................19
3．1．3 STAR-CD的組成......................................................................19
3．2 轎車模型的建立和網格劃分................................................................2

3．2．1 轎車模型的生成.......................................................................21
3．2．2 空間網格區域的劃分和網格的形成.......................................22
3．2．3 汽車三維數值模擬的網格的拼接及完成...............................23
3．3 轎車外流場的邊界條件及方程離散....................................................25
3．3．1 湍流模型...................................................................................25
3．3．2 邊界條件的確定.......................................................................25
3．3．3 控制方程的離散.......................................................................27
3．4 轎車外流場的數值模擬結果................................................................29
3．4．1 轎車外流場的數值模擬結果...................................................29
3．4．2 計算值與試驗值的對比...........................................................32
3．5 網格細化后的數值模擬結果................................................................33
3．5．1 計算網格加密...........................................................................33
3．5．2 邊界條件的改進.......................................................................34
3．5．3 計算結果與試驗結果的對比...................................................36
3．6 尾流積分法求阻力................................................................................37
3．6．1 試驗法尾流積分法求阻力.......................................................37
3．6．2 有限體積法數值積分仿真.......................................................39
3．6．3 計算結果分析...........................................................................43
第四章 轎車外流場的數值模擬結果分析........................................45
4．1 轎車流場的組成....................................................................................45
4．1．1 轎車的內流場...........................................................................45
4．1．2 轎車的外流場...........................................................................46
4．2 轎車外流場分析....................................................................................47
4．2．1 轎車外流場壓力分析...............................................................48
4．2．2 轎車外流場速度分析...............................................................49
4．3 轎車尾流場分析....................................................................................53
4．3．1 尾流場的速度分析...................................................................54

4．3．2 尾流場的壓力分析...................................................................58
4．3．3 尾流場的湍流特性...................................................................60
4．3．4 尾流場的控制...........................................................................64
第五章全文總結..................................................................................65
參考文獻...............................................................................................67
致謝.......................................................................................................70
摘要..........................................................................................................I
ABSTRACT..........................................................................................IV