飞行汽车车身设计及地面行驶的外流场优化
4.3 优化结果对比 4.3.1 压力分布对比
图4.3 优化前压力云图
图4.4 优化后压力云图
对比两幅图上可以看出，整体的压力分布变化很大，相比优化前，优化后的压力分布更加均匀，车体的负压区主要集中在车顶四周；由于忽略了推进涵道螺旋桨，推进涵道上的压力减小，尾部的压差明显减小。
4.3.2 湍流动能对比
图4.5 优化前对称面湍流动能分布图
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图4.6 优化后湍流动能分布图
对比图4.5和图4.6，我们可以看到优化后车尾出现了很大区域的湍流，这与实际的风洞实验数据是一致的，这是由于优化后的计算采用了滑移边界条件，仿真数据更加接近实际。
4.3.3 速度矢量图对比
图4.7 优化前车身表面速度矢量图
图4.8 优化后车身表面速度矢量图
对比优化前后的速度矢量图，我们可以看到优化前由于车轮的阻挡，气流绕过车轮后速度变大，车轮侧面出现最大速度；优化后由于车轮的位置进行了调整，车轮没有阻
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碍气流在车身侧面的流动。但是调整了驾驶舱整个顶盖的宽度，使得导流板变窄，气流通过时速度变大，没有优化前那么流畅，这是必然的；推进涵道处的优化使得气流通过时没有壁面的阻挡而更加流畅，整体的流动性比优化前要更好，减小了阻力。
4.3.4 阻力系数与气动力对比
优化后阻力系数CD?2Fx/?v2A=0.3116。其中，Fx为气动阻力，v为汽车行驶速度，
A为风向方向的正面投影面积，改动后的飞行汽车模型的投影面积A=2.066m2。
表4.1 优化前后阻力系数气动力对比 气动阻力FX 气动升力FY 气动侧力FZ 阻力系数CD 升力系数CL
优化前 -599.237[N] 128.736[N] -5.004[N] 0.478 0.103
优化后 -354.335[N] -76.377[N] -0.213[N] 0.3116 0.067
从表4.1来看，优化后阻力系数明显降低，气动升力变成了负值，空气升力减小，从而减小了诱导阻力，从而减小能量损失。同时降低空气升力系数可减小附着率，从而改善操纵稳定性和动力性。
4.4 结论
通过对优化后的模型进行计算，对比优化前的实验数据，可以看到优化后整车的气动性能有很大提升，优化后气动阻力降低了40.8%，阻力系数降低了34.8%，优化效果很明显，很大程度上减小了能量的损失，达到了预期的优化目的。
4.5 本章小结
本章参考优化方案对计算模型就行了修改，重新仿真计算得到了优化后的实验数据，然后对比优化前的数据，达到了优化的效果。优化后的数值模拟的结果比优化前更加接近实际的试验规律值，但是仿真过程中对模型和计算环境进行了相应的简化，这使得得到的结果比实际得到的数据还是要小一些。
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第5章 总结与展望
5.1 总结
飞行汽车的概念由来已久，随着人类交通拥堵问题的日趋严重，飞行汽车的研究也被越来越多的人所关注。本文查阅了相关飞行汽车的大量资料，根据一定要求利用Solidworks设计出了飞行汽车的车身3D模型，利用ANSYS/CFX对该飞行汽车在地面行驶中的外流场问题进行了数值仿真，详细介绍了数值仿真的整个过程，包括网格划分、流场边界条件设置、湍流模型的选取等。对得到的飞行汽车压力分布图、速度矢量图、湍流动能图进行了分析，计算出飞行汽车气动阻力，气动升力及阻力系数等参数，获得了飞行汽车外流场详细的力学特征。然后根据初步的仿真结果，对飞行汽车外形进行了适当的结构优化，分析结果与初步结果进行了比较，优化后气动阻力降低了40.8%，阻力系数降低了34.8%，优化效果很明显，这证明了优化的可行性，具有一定的参考价值。
5.2 展望
本论文还有许多需要进一步研究的地方：
1、模型的设计并没有完全到位，还有很多需要完善改进的地方，比如车身的流线形曲面设计不理想，从各种参考资料来看车身的整体水平投影应设计为腰鼓形，这样更符合流线特征。
2、还需要考虑不同的环境下的仿真分析，改变边界条件、选取更加精确的湍流模型等，对不同的边界条件进行仿真分析，寻找更优化的外形。
3、在模拟中将更多的实际问题考虑进去，使仿真模拟更加接近真实情况，得出的结果将更具有实际参考意义。
4、对于同一特征选取不同参数进行CFD分析比较，因每次改变一处特征都需要重新建模、网格化、重新定义边界条件和参数，重新导入分析，在时间上是一个漫长的过程，从研究角度来说，样本越多，数据分析和归纳的标准差越接近真实数值。
5、考虑选用计算精度更高的Realizable k-ε湍流模型进行模拟。
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致 谢
随着毕业论文的收尾，也宣告着我的四年大学生活即将接近尾声。很高兴能把自己一生中最宝贵的青春时光留在这个美丽的大学校园里。
在此，首先我要感谢我的指导老师邓旭辉副教授的细心指导和教诲。邓老师平易近人、知识渊博、富有激情、工作态度精益求精，是我学习的楷模。邓老师能及时的纠正我学习的方向，努力指导我遇到的每一个问题，这样我的论文才能及时的按质按量的完成，从中我学到了很多很多。然后还要感谢帮助过我的郑佳师兄、夏佳伟师兄、邹汝红学姐，感谢你们在我遇到问题时不遗余力的帮助。感谢班主任姜勇老师和力学系的同学这些年的关心和帮助，感谢父母对我学习的全力支持。
感谢湘潭大学，感谢所有支持和关心我的朋友！
阳延 2014年5月1日 于湘潭大学
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