刹车盘结构对车轮及整车流场的影响

李心平　贾青　杨志刚

摘要：为研究车轮刹车盘结构对旋转车轮和整车流场气动特性的影响，针对是否存在刹车盘两种情况分别建立等比例模型，采用可实现的k-ε两方程模型计算，对比分析气动升、阻力因数，表面压力因数及整体与局部流场，发现刹车盘结构在简化车体上对车轮局部和整车流场都具有突出影响，指出在整车气动特性模拟中刹车盘存在的必要性.进一步进行计算模型选择的研究，发现旋转壁面模型与多坐标参考系（Multiple Reference Frame，MRF）模型对旋转车轮的流场特性模拟结果有差异，在近车轮区域表现尤为明显.

关键词：刹车盘； 旋转车轮； 多坐标参考系； 涡流； 空气动力学

中图分类号： U463.51；TB115.1

文献标志码：B

3 结 论

（1）对于旋转车轮在整车流场中的气动特性分析，刹车盘结构存在与否对于车体的简化程度而言会带来较明显不同的结果，虽在整体数值上相差有限，但在流场局部细节表现方面差异很大.

（2）刹车盘结构对车身底部流场气流的运动趋势和涡的作用范围影响明显，存在刹车盘时车身底部气流影响区较为收敛，涡量有所提高.

（3）旋转车轮计算中模型的选择（旋转壁面或MRF）对整车局部侧向流场影响较为明显.

参考文献：

[1] MORELLI A. Aerodynamic actions on an automobile wheel[C]// Proc 1st Symposium on Road Vehicle Aerodynamics， London， 1969.

[2] FACKRELL J E， HARVEY J K. The aerodynamics of an isolated road wheel[C]// Proc 2nd AIAA Symp Aerodynamics of Sports & Competitive Automobiles， 1974， 16， 119-125.

[3] AXON L， GARRY K， HOWELL J. An evaluation of CFD for modelling the flow around stationary and rotating isolated wheels[C]// Proc Int Congress & Exposition， SAE Tech Paper 980032， 1998.

[4] ALEXANDER W. The influence of rotating wheels on vehicle aerodynamics： numerical and experimental investigations[C]// Proc SAE World Congress & Exhibition， SAE Tech Paper 2007-01-0107，2007.

[5] 傅立敏， 胡兴军， 张世村. 不同几何参数车轮的汽车流场数值模拟研究[J]. 汽车工程， 2006， 28（5）： 452-452.

FU Limin， HU Xingjun， ZHANG Shicun. A research on numerical simulation for the flow field around automotive wheels with different geometric parameters[J]. Automotive Eng， 2006， 28（5）： 452-452.

[6] 傅立敏， 胡兴军， 张世村. CFD 仿真在汽车轮辋辐板设计中的应用研究[J]. 汽车技术， 2006（5）： 16-20.

FU Limin， HU Xingjun， ZHANG Shicun. The application and research of CFD simulation in the design of automotive wheel disk[J]. Automobile Technol， 2006（5）： 16-20.

[7] 谷正气， 林肖辉， 李伟平， 等. 车轮辐板形状对汽车气动阻力影响分析[J]. 科技导报， 2011， 29（6）： 57-61.

GU Zhengqi， LIN Xiaohui， LI Weiping， et al. Effect of the shape of wheel spokes on vehicle aerodynamic performance[J]. Sci & Technol Rev， 2011， 29（6）： 57-61.

[8] 甄华翔. 转动车轮对轿车外流场影响的数值模拟[D]. 大连理工大学， 2007.

[9] WICKERN G， ZWICKER K， PFADENHAUER M. Rotating wheels-their impact on wind tunnel test techniques and on vehicle drag results[C]// Proc Int Cogress & Exhibition， SAE Tech Paper 970133， 1997.

（编辑 于杰）

摘要：为研究车轮刹车盘结构对旋转车轮和整车流场气动特性的影响，针对是否存在刹车盘两种情况分别建立等比例模型，采用可实现的k-ε两方程模型计算，对比分析气动升、阻力因数，表面压力因数及整体与局部流场，发现刹车盘结构在简化车体上对车轮局部和整车流场都具有突出影响，指出在整车气动特性模拟中刹车盘存在的必要性.进一步进行计算模型选择的研究，发现旋转壁面模型与多坐标参考系（Multiple Reference Frame，MRF）模型对旋转车轮的流场特性模拟结果有差异，在近车轮区域表现尤为明显.

关键词：刹车盘； 旋转车轮； 多坐标参考系； 涡流； 空气动力学

中图分类号： U463.51；TB115.1

文献标志码：B

3 结 论

（1）对于旋转车轮在整车流场中的气动特性分析，刹车盘结构存在与否对于车体的简化程度而言会带来较明显不同的结果，虽在整体数值上相差有限，但在流场局部细节表现方面差异很大.

（2）刹车盘结构对车身底部流场气流的运动趋势和涡的作用范围影响明显，存在刹车盘时车身底部气流影响区较为收敛，涡量有所提高.

（3）旋转车轮计算中模型的选择（旋转壁面或MRF）对整车局部侧向流场影响较为明显.

参考文献：

[1] MORELLI A. Aerodynamic actions on an automobile wheel[C]// Proc 1st Symposium on Road Vehicle Aerodynamics， London， 1969.

[2] FACKRELL J E， HARVEY J K. The aerodynamics of an isolated road wheel[C]// Proc 2nd AIAA Symp Aerodynamics of Sports & Competitive Automobiles， 1974， 16， 119-125.

[3] AXON L， GARRY K， HOWELL J. An evaluation of CFD for modelling the flow around stationary and rotating isolated wheels[C]// Proc Int Congress & Exposition， SAE Tech Paper 980032， 1998.

[4] ALEXANDER W. The influence of rotating wheels on vehicle aerodynamics： numerical and experimental investigations[C]// Proc SAE World Congress & Exhibition， SAE Tech Paper 2007-01-0107，2007.

[5] 傅立敏， 胡兴军， 张世村. 不同几何参数车轮的汽车流场数值模拟研究[J]. 汽车工程， 2006， 28（5）： 452-452.

FU Limin， HU Xingjun， ZHANG Shicun. A research on numerical simulation for the flow field around automotive wheels with different geometric parameters[J]. Automotive Eng， 2006， 28（5）： 452-452.

[6] 傅立敏， 胡兴军， 张世村. CFD 仿真在汽车轮辋辐板设计中的应用研究[J]. 汽车技术， 2006（5）： 16-20.

FU Limin， HU Xingjun， ZHANG Shicun. The application and research of CFD simulation in the design of automotive wheel disk[J]. Automobile Technol， 2006（5）： 16-20.

[7] 谷正气， 林肖辉， 李伟平， 等. 车轮辐板形状对汽车气动阻力影响分析[J]. 科技导报， 2011， 29（6）： 57-61.

GU Zhengqi， LIN Xiaohui， LI Weiping， et al. Effect of the shape of wheel spokes on vehicle aerodynamic performance[J]. Sci & Technol Rev， 2011， 29（6）： 57-61.

[8] 甄华翔. 转动车轮对轿车外流场影响的数值模拟[D]. 大连理工大学， 2007.

[9] WICKERN G， ZWICKER K， PFADENHAUER M. Rotating wheels-their impact on wind tunnel test techniques and on vehicle drag results[C]// Proc Int Cogress & Exhibition， SAE Tech Paper 970133， 1997.

（编辑 于杰）

摘要：为研究车轮刹车盘结构对旋转车轮和整车流场气动特性的影响，针对是否存在刹车盘两种情况分别建立等比例模型，采用可实现的k-ε两方程模型计算，对比分析气动升、阻力因数，表面压力因数及整体与局部流场，发现刹车盘结构在简化车体上对车轮局部和整车流场都具有突出影响，指出在整车气动特性模拟中刹车盘存在的必要性.进一步进行计算模型选择的研究，发现旋转壁面模型与多坐标参考系（Multiple Reference Frame，MRF）模型对旋转车轮的流场特性模拟结果有差异，在近车轮区域表现尤为明显.

关键词：刹车盘； 旋转车轮； 多坐标参考系； 涡流； 空气动力学

中图分类号： U463.51；TB115.1

文献标志码：B

3 结 论

（1）对于旋转车轮在整车流场中的气动特性分析，刹车盘结构存在与否对于车体的简化程度而言会带来较明显不同的结果，虽在整体数值上相差有限，但在流场局部细节表现方面差异很大.

（2）刹车盘结构对车身底部流场气流的运动趋势和涡的作用范围影响明显，存在刹车盘时车身底部气流影响区较为收敛，涡量有所提高.

（3）旋转车轮计算中模型的选择（旋转壁面或MRF）对整车局部侧向流场影响较为明显.

参考文献：

[1] MORELLI A. Aerodynamic actions on an automobile wheel[C]// Proc 1st Symposium on Road Vehicle Aerodynamics， London， 1969.

[2] FACKRELL J E， HARVEY J K. The aerodynamics of an isolated road wheel[C]// Proc 2nd AIAA Symp Aerodynamics of Sports & Competitive Automobiles， 1974， 16， 119-125.

[3] AXON L， GARRY K， HOWELL J. An evaluation of CFD for modelling the flow around stationary and rotating isolated wheels[C]// Proc Int Congress & Exposition， SAE Tech Paper 980032， 1998.

[4] ALEXANDER W. The influence of rotating wheels on vehicle aerodynamics： numerical and experimental investigations[C]// Proc SAE World Congress & Exhibition， SAE Tech Paper 2007-01-0107，2007.

[5] 傅立敏， 胡兴军， 张世村. 不同几何参数车轮的汽车流场数值模拟研究[J]. 汽车工程， 2006， 28（5）： 452-452.

FU Limin， HU Xingjun， ZHANG Shicun. A research on numerical simulation for the flow field around automotive wheels with different geometric parameters[J]. Automotive Eng， 2006， 28（5）： 452-452.

[6] 傅立敏， 胡兴军， 张世村. CFD 仿真在汽车轮辋辐板设计中的应用研究[J]. 汽车技术， 2006（5）： 16-20.

FU Limin， HU Xingjun， ZHANG Shicun. The application and research of CFD simulation in the design of automotive wheel disk[J]. Automobile Technol， 2006（5）： 16-20.

[7] 谷正气， 林肖辉， 李伟平， 等. 车轮辐板形状对汽车气动阻力影响分析[J]. 科技导报， 2011， 29（6）： 57-61.

GU Zhengqi， LIN Xiaohui， LI Weiping， et al. Effect of the shape of wheel spokes on vehicle aerodynamic performance[J]. Sci & Technol Rev， 2011， 29（6）： 57-61.

[8] 甄华翔. 转动车轮对轿车外流场影响的数值模拟[D]. 大连理工大学， 2007.

[9] WICKERN G， ZWICKER K， PFADENHAUER M. Rotating wheels-their impact on wind tunnel test techniques and on vehicle drag results[C]// Proc Int Cogress & Exhibition， SAE Tech Paper 970133， 1997.

（编辑 于杰）