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客车车身周围流场数值模拟的空间离散化研究

作　者: 陈斌
导　师: 高利
学　校: 长安大学
专　业: 车辆工程
关键词: 客车流场数值模拟离散化网格单元
分类号: U469.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2000年
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内容摘要

客车车身周围空间离散是客车车身周围流场数值模拟研究的关键步骤之一。通过对客车车身曲线曲面数学描述方法、网格单元划分方法及目前面临问题的分析，在进行客车车身外表面数值模型建立的基础上重点进行了有限元法流场数值模拟的空间离散研究。客车车身表面数值模型建立是客车车身周围流场数值模拟空间离散的基础。客车车身由大量相互约束的自由曲面组成，本研究利用B样条和NURBS曲线曲面，以测量试验得到的数据为原始数据，运用逆向工程原理，建立了客车车身数值模型。并研究了利用双三次曲面，对有公共交接的曲面进行光顺拼接及对三角域进行缝合。为了对客车车身周围空间进行单元划分而得到高质量的网格单元，本研究依据空间拓扑原理，对客车车身周围三维空间进行了拓扑分区。利用客车车身数值模型提供的数据，采用代数和椭圆型方程相结合的方法，对客车车身周围三维空间进行了网格单元划分。为进一步提高网格单元的质量，提出了网格单元密度控制的指数函数控制方法。本次研究利用抛物化了的椭圆型方程，加速网格单元的划分速度。对于三维网格单元的节点编号优化，研究提出了最小节点数阵面推进法，自动进行节点编号优化。本研究运用Visual C⁺⁺程序设计语言，在Windows平台上开发了3D—BusMesh软件，以客车车身数值模型建立为基础，实现了客车车身周围空间自动拓扑分区及单元划分并自动生成了网格节点—坐标、单元—节点信息。

全文目录

摘要［中文］  4-5
摘要［英文］  5-8
第一章绪论  8-17
  1．1 客车车身设计的基本过程  8-10
  1．2 客车造型与空气动力学  10-11
  1．3 客车车身表面数值模型建立与车身周围流场数值模拟  11-13
  1．4 数值模拟单元离散化发展概况  13-15
  1．5 课题研究的意义、主要内容和方法  15-17
第二章客车车身曲线曲面的数学理论研究  17-26
  2．1 Bezier曲线曲面  17-19
  2．2 B样条曲线曲面  19-21
  2．3 NURBS曲线曲面  21-22
  2．4 曲面的拼接光顺处理  22-25
  2．5 适用于客车车身表面曲线曲面描述的方法  25-26
第三章空间离散化研究基础  26-43
  3．1 空间离散的基本概念  26-29
  3．2 代数方法空间离散  29-34
  3．3 椭圆型方程空间离散  34-38
  3．4 网格密度的控制方法  38-41
  3．5 网格正交的控制方法  41-42
  3．6 椭圆型方程空间离散的改进  42-43
第四章客车车身表面数值模型的建立  43-52
  4．1 客车模型表面数据测量与数据接口  43-46
  4．2 测量的异常数据剔除  46-47
  4．3 构造特征线及曲面片的插值生成  47-48
  4．4 曲面的拼接和三角域的缝合  48-49
  4．5 初始曲面的网格优化及客车车身表面曲面的最终生成  49-52
第五章客车车身周围流场数值模拟的空间离散  52-61
  5．1 客车车身周围流场特性的定性分析  52-53
  5．2 客车车身周围空间分区的拓扑依据  53-54
  5．3 客车车身周围空间的二维离散  54-56
  5．4 客车车身周围空间的三维离散  56-58
  5．5 节点编号及单元生成  58-59
  5．6 离散质量检测  59-61
第六章软件开发及客车车身周围流场的空间离散化  61-71
  6．1 软件开发  61-63
  6．2 客车车身周围空间的二维离散实例  63-64
  6．3 客车车身周围空间的三维离散实例  64-68
  6．4 抛物化改进的三维离散实例  68-69
  6．5 实际离散质量检测及节点单元信息检测  69-71
第七章结论及进一步研究设想  71-73
  7．1 主要结论  71-72
  7．2 研究存在的问题和进一步研究设想  72-73
致谢  73-74
参考文献  74-78
附录A MAN客车模型部分测量程序  78-79
附录B 硕士期间发表的论文  79

客车车身周围流场数值模拟的空间离散化研究

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