摘要随着汽车行业竞争的加剧|车门关闭过程中乘员舱压力的CFD仿真与验证( 三 )

图4基于简化模型和EZ-Slam的试验台
车身上的测量装置使用光学传感器跟踪车门在锁紧前不久的二维运动。大多数传感器（加速度、力等）都集成在安装在车门上的装置中。所有的运动和力都被监测，实际的速度分布可以通过输出数据（光学和加速度传感器）的组合得到。如前所述，压力探头放置在车辆内部并测量所有静态压力波动。
所有数据都发送到与计算机相连的接收器。测试结果在绘制之前，在评估软件中进行各种数学迭代。
车门从其最大角度（通常在67°左右）关闭，具有明显的关闭速度（在接近关闭位置之前测量）。对于每个测试，参数设置与实验设计中的一个配置相匹配。图5反映了配置1随时间变化的示范性速度曲线。从该曲线得出的压力曲线如图6所示。刻度已标准化，以便峰值压力出现在t=0s的时间。很明显，压力以平滑的形状上升到峰值。一旦达到峰值，它就会减小，甚至达到约1mbar的小真空，压力下降不太平稳。

图5方案1的试验台门随时间的速度曲线

图6方案1的乘员舱压力随时间变化曲线
数值流动模拟的理论基础
STAR-CCM+流动模拟的技术应用是基于雷诺平均Navier-Stokes方程（RANS）。本文中使用的模拟方法是基于-模型，这个-湍流模型是流体动力学中最常用的湍流模型之一。它包含湍流动能输运方程以及湍流耗散。这使得模拟能够覆盖瞬时影响（例如对流和湍流能量的扩散）。湍流动能之比,湍流耗散湍流纵向由方程（4）给出：
两个未知数以及由湍流动能的传输方程（5）和扩散率（6）确定：
模型常数C1?=1.44 ， C2?=1.92 ， σk=1.0 ， σ?=1.3是经验值。 Pk计算公式如下：
从试验数据可以明显看出，在关门过程中，座舱内的最大气压升高导致空气密度变化小于0.3% 。因此，所有的模拟都是在恒定密度下进行的，以更快地获得稳定的CFD解。
模拟方法的定义
模拟方法的四个步骤：
1.几何和CAD模型的准备
2.计算网格的创建
3.边界条件的定义
4.解算器配置
几何图形的准备
由于试验台门向车身的相对运动，需要定义单独的组件。这样可以独立于其他部件对每个部件进行网格划分，并且可以建立单独的物理计算模型。可以区分车身周围的静态区域和车门周围的动态区域。
在将几何体导入STAR-CCM+的仿真环境过程中，需要为每个子部件设置唯一的区域。如图7所示。

图7仿真环境中车门和车身的分离区域
此外，有必要区分单元网格划分的不同边界。舱内的流动模拟需要划分几个相关的子边界，因为流量将在其路径上发生变化，例如，当它进入到泄压孔的空气路径时。最后一组边界如图8所示。表2解释了所选的颜色含义。

图8CAE模型中定义的最终边界
表2仿真边界的颜色含义

划分计算网格
由于所有几何图形都已在ANSA中预先准备好，因此表面网格已经可用。门运动的模拟需要空间计算。因此，现有曲面网格用于通过切割体网格创建体积网格。它以最小的单元倾斜度构建六面体网格。切割体网格生成器是一种工具，它为复杂几何图形的高质量网格生成提供了一种稳健而有效的方法。