绪论国际上对雨水管束题目的切磋由来已久，其一经成为汽车机能开辟中成熟的一环。近年来，雨水管束题目正在国内不时升温，成为战术性和前瞻性切磋，得到的加入不时

绪论 国际上对雨水管束题目的切磋由来已久，其一经成为汽车机能开辟中成熟的一环。近年来，雨水管束题目正在国内不时升温，成为战术性和前瞻性切磋，得到的加入不时增补。

汽车雨水管束机能是一种视野安好机能： 雨天等阴恶气候行车，雨水正在车窗上滞留，变成点状、片状等水渍，扭曲驾驶员视线，视野了然度消重，从而对安好驾驶变成强大隐患。

侧窗与后视镜上液膜根源于A柱溢流与自正在流卷入，这两者会拦阻驾驶员视野，对驾驶安好性出现阴恶影响。雨水运动与分散性情受到其本身重力、惯性、气流出现的摩擦力、汽车外貌剪切力的影响。要是要削减A柱溢流、后视镜溢流，并支配雨水运动途径，使其尽量避开要紧视野区域，就要对汽车前线和侧方流场举行管束。

跟着硬件前提的升高与两相流仿真手艺的起色，车体外貌雨水仿线年代被引入整车雨水管束，方今已成为雨水管束机能开辟的苛重技巧。然而，雨水污染是很是杂乱的湍活动作，其仿真确切度不光取决于近壁面流场的正确模仿，还取决于众相流物理模子的诸众参数扶植。

主流CFD软件均推出了可利用于雨水管束仿真的处理计划，本文将个人先容个中基于续介质力学的模子。

不难设念，完成“雨水污染车体”的模仿，就要重现雨滴打到车体外貌、变成水渍、水渍运动这一流程。于是，需求作战的要紧模子为液滴模子（用于模仿雨滴正在气体中运动与彼此影响）、水膜模子（用于模仿车体外貌雨膜的变成与运动）以及两者间的转化干系模子。

模子的作战有以下几个合头点：外流场作战（越发是近壁面流场）；液滴与壁面的撞击效应；液体由滴状转化为薄膜的流程；液膜沿壁面运动流程；液膜从壁面的剥离流程。

基于拉格朗日架构作战的离散模子称为拉格朗日粒子模子，是一种很是轻巧的液滴模仿技巧，其最初用于煽动机中变成的液体壁膜的运动和蒸发[3]。将液滴视为拉格朗日粒子，当其与固体外貌相遇时，能够变成一层液体薄膜。该模子正在雨水管束中要紧涉及以下物理形象：粒子间的撞击影响、粒子与气相的耦合、粒子与壁面接触流程。需求戒备的是，离散相筑模的条件是粒子浓度足够小，能够看作“稀释”形态。一朝违反此假设，模子谋划会产生较大缺点。

常用的CFD软件star-ccm+中对拉格朗日粒子给出了豪爽可供采取的模子，用户可凭据粒子属性与形态采取模子，个中球状质料液滴模子常用于雨水管束开辟。除此以外，固体颗粒也可举行车体外貌尘埃污染仿真。

正在雨水管束中，马虎能量传输，不需求思考冷凝蒸发影响带来的粒子增补或隐没。要是探求校正确的筑模，能够对粒子二次决裂模子举行进一步扶植，也可认为撞击流程增添更确切的模子。

看待一起薄膜近似，第一假设是薄膜厚度远小于车辆壁的特性几何尺寸（曲率半径）。这一假设对汽车的大大批外貌区域都有用，但能够正在尽头敏锐的拐角处（比方后视镜的后缘处）不实用。第二个假设是薄膜中的液体活动是层流的，速率为线性。三是假定影响于液膜的惯性力和静力学效应能够马虎不计，并假定外界气流速率深远于液膜流速。

式中，sm为动量源，pf是压力，fb是体积力（如重力、样式阻力、离心力、虚拟质地力），Tf是薄膜内的粘性应力张量。

正如前文所述，液膜模子是基于层流假设作战的。正在车速较高、雨量较大确实切驾驶境遇中，液相往往是极不宁静的湍流活动（如水流猛烈发抖或加快决裂形象），此时需求对液膜模子加以更正。

液膜与拉格朗日粒子彼此转化干系为：粒子与固体或液膜外貌接触成为液膜、液膜剥离成为粒子，正在本类切磋中要紧需求思考后者的筑模。

液膜剥离为粒子有两种途径，一是波形剥离，其流程为：液膜自正在外貌变成波形，海浪拉长不宁静，液膜厚度到达临界值爆发剥离，剥离的流体变成圆柱体结尾成为液滴[4]。

VOF手法正在是一种常用的众相流模仿的苛重技巧，一经起色的相当成熟。通过下图能够看到，VOF能够模仿条状水流与点状液滴。但因为正确捕获气液接壤面所需极高的网格密度，该手法销耗的谋划资源较大。

结语以上模子为常用于雨水管束仿真的模子，能够寡少应用也能够举行耦合仿真。每种模子自有其优欠缺。正在举行雨水仿真时，需求凭据需求采取适合的一种或众种模子，再勾结车速、雨量等工况，对参数扶植举行更正。

[1] Kruse, N. and Chen, K., “Exterior Water Management Using a Custom Euler-Lagrange Simulation Approach,” SAE Technical Paper 2007-01-0101

[2] Islam, M., 2004. Advanced Topics in the Simulation of External Vehicle Flows atAudi. In: STAR-CD Conference, London.

[3] ORourke, P., Amsden, A., 1996. A Particle Numerical Model for Wall Film Dynamics in Port-injected Engines. In: Society of Automotive Engineers, SAE Paper Nr. 961961.