第1章 绪论 1
1.1汽车工业 2
1.1.1中国汽车工业 4
1.1.2世界汽车工业 4
1.1.3汽车技术的发展趋势 5
1.2汽车空气动力学的产生与发展 5
1.2.1基本形状造型阶段 7
1.2.2流线型化造型阶段 7
1.2.3车身细部优化阶段 8
1.2.4汽车造型的整体优化阶段 9
1.3汽车空气动力学的研究手段与发展趋势 10
1.3.1汽车空气动力学的研究手段 10
1.3.2汽车气动外形设计趋势 16
思考题 21
第2章 汽车空气动力学基础 22
2.1汽车空气动力学基础理论 24
2.1.1气动力和力矩 24
2.1.2车身表面压力分布 30
2.2汽车相关的流场 30
2.2.1汽车外部流场 31
2.2.2汽车内部流场 31
2.3汽车气动噪声 32
2.3.1流场中的声源 32
2.3.2汽车气动噪声的定义与分类 39
2.3.3风扇噪声 40
2.3.4管系噪声 41
2.3.5汽车周围的流场与汽车的气动噪声 42
2.4车型开发过程中的汽车空气动力学 43
2.4.1汽车造型开发流程 43
2.4.2汽车空气动力学的作用 45
思考题 45
第3章 数值模拟理论基础 46
3.1数值模拟理论 47
3.1.1流体动力学控制方程 47
3.1.2湍流控制方程 49
3.1.3湍流的数值模拟方法 51
3.2数值模拟的实现 55
3.2.1 CFD求解流程 55
3.2.2控制方程的空间离散 55
3.2.3控制方程的时间离散 57
3.2.4湍流流动的壁面区处理 57
3.3边界条件 58
3.3.1边界条件概述 58
3.3.2流动入口边界条件 59
3.3.3流动出口边界条件 59
3.3.4壁面边界条件 59
3.3.5对称边界条件与周期性边界条件 62
3.3.6使用边界条件时的注意事项 63
3.4网格策略 64
3.4.1结构网格 64
3.4.2非结构网格 65
3.4.3混合网格 66
3.4.4多面体网格 66
3.4.5网格划分要求 67
3.5后处理物理量 67
3.5.1标量 67
3.5.2矢量 68
3.5.3流线和流迹 69
3.5.4等值面和等值线 70
3.5.5声压级 71
3.6三维空气动力学数值模拟商业软件 71
3.6.1数值模拟前处理软件 71
3.6.2商业求解器 78
3.6.3数值模拟后处理软件 89
3.6.4一维流体系统模拟软件 92
思考题 93
第4章 汽车外流场数值模拟技术 95
4.1外流场综述 96
4.1.1汽车外流场研究目标 96
4.1.2汽车外流场数值模拟流程 97
4.1.3物理建模与计算域 97
4.1.4数字模型建立和模型表面处理 101
4.1.5其他问题 102
4.2一般汽车外流场数值模拟技术 102
4.2.1汽车数值模拟前处理 103
4.2.2汽车外流场数值模拟边界条件 107
4.2.3汽车外流场数值模拟后处理 108
4.2.4摩托车外流场数值模拟 109
4.2.5汽车内外流场数值模拟 114
4.3虚拟风洞数值模拟技术 117
4.3.1虚拟风洞原理 117
4.3.2虚拟风洞模型 117
4.4侧风作用下的汽车空气动力学数值模拟技术 119
4.4.1侧风作用下汽车空气动力学的研究方法 120
4.4.2稳态侧风数值模拟方案 124
4.4.3瞬态侧风数值模拟方案 128
4.4.4动态数值模拟计算域和网格划分 131
4.4.5边界条件和求解设置 133
4.5汽车超车会车空气动力学数值模拟技术 133
4.5.1超车会车研究综述 134
4.5.2稳态超车的空气动力学数值模拟技术 135
4.5.3瞬态超车空气动力学数值模拟 139
4.5.4会车的空气动力学数值模拟技术 143
思考题 149
第5章 汽车其他方面的数值模拟技术 151
5.1汽车气动噪声数值模拟技术综述 152
5.1.1气动噪声数值模拟研究的特点 152
5.1.2汽车气动噪声的研究方法 153
5.2汽车后视镜气动噪声数值模拟技术 157
5.2.1后视镜区域气动噪声 157
5.2.2几何模型 157
5.2.3网格生成与求解设置 158
5.2.4稳态数值模拟结果 159
5.2.5子域选取与网格细化 161
5.2.6稳态RANS结果映射 162
5.2.7求解设置 162
5.2.8瞬态数值模拟结果 163
5.2.9气动噪声计算结果 165
5.3风窗除霜除雾的数值模拟技术 166
5.3.1除霜原理 167
5.3.2 STAR-CCM十中除霜模型的建立 167
5.3.3结果分析 169
5.4汽油机进气歧管数值模拟技术 172
5.4.1流动模型的建立及验证 172
5.4.2原型机进气歧管模拟结果分析 173
5.4.3改进后的进气歧管数值模拟结果分析 176
思考题 178
第6章 STAR-CCM+软件应用实例 179
6.1 STAR-CCM+概述 181
6.1.1 STAR-CCM+的显著特点 181
6.1.2 STAR-CCM+的网格方案 188
6.1.3 STAR-CCM+的物理模型 192
6.1.4 STAR-CCM+在工业界中的应用 195
6.1.5 STAR-CCM+的模拟流程 198
6.1.6 STAR-CCM+的网格生成功能 199
6.1.7 STAR-CCM+术语 203
6.2冷却水套的流动模拟 204
6.2.1模拟概述 205
6.2.2 STAR-CCM十的启动方法 205
6.2.3模拟的开始方法 206
6.2.4网格数据的读入 206
6.2.5 STAR-CCM+的界面 207
6.2.6 STAR-CCM+的文件 207
6.2.7视图显示 207
6.2.8鼠标视图操作 208
6.2.9 Scene工具栏 208
6.2.10显示网格线 208
6.2.11模型设定 210
6.2.12设定物性值 212
6.2.13设定边界条件 213
6.2.14结果显示设定 214
6.2.15 执行计算 216
6.2.16 STAR-CCM+的退出方法 217
6.3 STAR-CCM+汽车外流模拟流程 217
6.3.1导入表面网格 218
6.3.2选择网格模型 220
6.3.3设置网格尺寸 221
6.3.4生成体网格 223
6.3.5选择物理模型 224
6.3.6设置边界条件 225
6.3.7工程数据监控 226
6.3.8求解控制 227
6.3.9计算执行 227
6.3.10输出监控数据 228
6.3.11生成压力云图 229
6.3.12生成速度矢量图 230
6.3.13生成流线图 230
6.3.14退出模拟 233
思考题 233
第7章 STAR-CCM＋使用技巧 234
7.1 STAR-CD和STAR-CCM+间的数据传递 236
7.1.1 STAR-CD ver3.2的数据传递给STAR-CCM+ 236
7.1.2 STAR-CCM+的数据传递给STAR-CD ver4. 236
7.2 STAR-CCM+的执行方式和串行计算、并行计算的设定 239
7.2.1STAR-CCM+执行方式 239
7.2.2串行计算 239
7.2.3并行计算 241
7.3数据文件输出 244
7.3.1边界数据输出 244
7.3.2监测数据输出 247
7.4 Field Function 247
7.4.1 Field Function介绍 248
7.4.2通过Report求入口和出口的压力值 250
7.4.3通过Field Function功能求压力损失 251
7.4.4生成Plot Scene 252
7.5表面修复功能 254
7.5.1表面修复功能 254
7.5.2表面修复实例 257
7.6网格质量检查 259
7.6.1通过云图确认网格质量 260
7.6.2通过数值确认网格质量 261
7.7多孔介质／多孔Baffle模型 262
7.7.1阻力系数 263
7.7.2多孔介质设定 267
7.7.3多孔Baffle设定 269
7.8在外流模拟中生成虚拟空间面 270
7.9宏命令 272
7.9.1 STAR-CCM+宏文件（.java）生成方法 272
7.9.2 STAR-CCM+批处理（执行batch文件） 273
思考题 275
参考文献 277