【摘要】：中國(guó)作為汽車保有量世界第一的大國(guó),在石油資源日益緊缺的情況下,降低燃油消耗、發(fā)展電動(dòng)車愈發(fā)重要,并將上升到國(guó)家戰(zhàn)略層面。在降低燃油消耗的方法中,減小汽車的空氣阻力系數(shù)是最為行之有效的方法之一。中國(guó)每年新增車輛以千萬(wàn)計(jì),所以降低汽車氣動(dòng)阻力、優(yōu)化整個(gè)減阻流程成為迫在眉睫的事情。本文以階背式MIRA模型作為研究對(duì)象,采取近似優(yōu)化方法對(duì)汽車尾部結(jié)構(gòu)進(jìn)行減阻優(yōu)化設(shè)計(jì)。對(duì)于多維度復(fù)雜的優(yōu)化問(wèn)題,近似模型與優(yōu)化算法的組合方法具有高效、精確的特點(diǎn)。論文的主要目的是:借助三維建模、計(jì)算流體力學(xué)、近似優(yōu)化等軟件,搭建優(yōu)化系統(tǒng)來(lái)減小階背式MIRA模型的氣動(dòng)阻力。且提出了組合優(yōu)化并應(yīng)用到階背式MIRA模型車尾結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化中,有效地提高了汽車的氣動(dòng)性能。首先,在三維建模軟件CATIA中建立階背式MIRA轎車模型,依托商用流體力學(xué)仿真軟件,進(jìn)行了數(shù)值模擬,發(fā)現(xiàn)汽車尾部湍流結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜并伴隨著很大的能量耗散�；谏鲜龇抡娼Y(jié)果,分析引起模型阻力較大的關(guān)鍵因素,并選取了車頂傾角、車尾錐度、尾部上翹角、車身兩側(cè)外廓線弦長(zhǎng)、后風(fēng)窗傾角、側(cè)風(fēng)窗傾角、行李箱蓋傾角,共七個(gè)對(duì)汽車尾部渦流區(qū)域影響較大的參數(shù)變量。因?yàn)樯鲜鲕嚿韮蓚?cè)外廓線弦長(zhǎng)、側(cè)風(fēng)窗傾角以及車頂傾角三個(gè)參數(shù)變量會(huì)引起汽車正投影面積的大小,而根據(jù)氣動(dòng)阻力的計(jì)算公式可知,正投影面積和阻力系數(shù)的改變都將引起氣動(dòng)阻力的變化。所以將氣動(dòng)阻力系數(shù)作為氣動(dòng)性能優(yōu)化的評(píng)價(jià)指標(biāo)不再具有可信度。因此本次以氣動(dòng)阻力系數(shù)和正投影面的乘積-流線型系數(shù)作為氣動(dòng)性能優(yōu)劣的評(píng)價(jià)指標(biāo),并進(jìn)行階背式MIRA模型的尾部結(jié)構(gòu)優(yōu)化。接著對(duì)不同的近似模型和優(yōu)化算法進(jìn)行兩兩組合,分析不同的組合對(duì)目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化效果,并校驗(yàn)各組最優(yōu)解與仿真值的誤差大小。綜合考慮各個(gè)優(yōu)化組合的效率,因?yàn)樵诓煌瑮l件的問(wèn)題之下,對(duì)于汽車造型優(yōu)化的工程問(wèn)題的優(yōu)化組合也不完全相同。最后,通過(guò)對(duì)7個(gè)參數(shù)變量的優(yōu)化,整車的流線型系數(shù)降低了16.9%。根據(jù)DOE矩陣分析各個(gè)關(guān)鍵參數(shù)對(duì)汽車阻力的影響程度,各參數(shù)與阻力系數(shù)、流線型系數(shù)的擬合函數(shù)關(guān)系。對(duì)最優(yōu)參數(shù)對(duì)應(yīng)的模型進(jìn)行模擬仿真,并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)的后處理來(lái)分析車尾流場(chǎng),將其與MIRA模型進(jìn)行對(duì)比,研究其減阻機(jī)理。本文設(shè)計(jì)的優(yōu)化流程,不僅快速有效的分析各參數(shù)變量對(duì)汽車氣動(dòng)阻力的影響,識(shí)別出了關(guān)鍵參數(shù)變量,優(yōu)化了設(shè)計(jì)流程,降低了汽車的氣動(dòng)阻力,而且節(jié)約了大量的時(shí)間和精力,對(duì)實(shí)際過(guò)程中的汽車設(shè)計(jì)有一定的借鑒價(jià)值,同時(shí)為實(shí)現(xiàn)汽車氣動(dòng)外形優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了參考。
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U461.1
【圖文】：

（2）造型上，造形和空氣動(dòng)力學(xué)是兩種不同的美。前者具有感性的審美特征者具有合理的審美的嚴(yán)謹(jǐn)性。這兩個(gè)是相互依賴的關(guān)系。符合產(chǎn)品的氣動(dòng)外形滑流暢的車身，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)囊?guī)格，才具有良好的理性美感特征。因此，良好的造型是兩者的結(jié)合，不僅是美的藝術(shù)，也是空氣動(dòng)力學(xué)的科學(xué)。汽車的空氣動(dòng)力學(xué)形狀優(yōu)化，最開(kāi)始是通過(guò)三維軟件設(shè)計(jì)最初的三維模型，程師借助商用流體力學(xué)軟件對(duì)三維模型的外流場(chǎng)進(jìn)行分析，再建立油泥模型真實(shí)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，接著工程師根據(jù)積累的經(jīng)驗(yàn)提出一種可能的優(yōu)化方案，再將初始模型修改[4]。然后周而復(fù)始，直到整個(gè)空氣阻力水平降低到目標(biāo)水平。隨車產(chǎn)品的加速更換，越來(lái)越多的公司需要縮短車輛的設(shè)計(jì)周期，以更好地適應(yīng)變化的汽車市場(chǎng)。鑒于傳統(tǒng)優(yōu)化方法的局限性，本文提出將優(yōu)化流程應(yīng)用到汽車建模的初始，優(yōu)化初始 MIRA 模型的氣動(dòng)外形。根據(jù)這種優(yōu)化流程程，將原來(lái)的三個(gè)步合為一個(gè)，可以在初始三維幾何模型建立過(guò)程中快速有效地控制車輛的氣動(dòng)。對(duì)不同近似模型的優(yōu)化結(jié)果與優(yōu)化算法進(jìn)行了比較。根據(jù)優(yōu)化誤差，優(yōu)化時(shí)優(yōu)化所需的采樣點(diǎn)數(shù)量，綜合評(píng)估各組合的優(yōu)缺點(diǎn)。

優(yōu)化組件平臺(tái)

動(dòng)力學(xué)概述通的發(fā)展?fàn)顩r，汽車的使用滲透到了社會(huì)的各個(gè)發(fā)展，從而提高了汽車空氣動(dòng)力學(xué)在汽車工業(yè)上性能影響著汽車的操縱穩(wěn)定性、安全性能等。力學(xué)是研究空氣與汽車相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的現(xiàn)象和規(guī)律一樣作為汽車空氣氣動(dòng)力學(xué)的一部分。其研究的恒、能量守恒等原理研究在空氣的作用下，汽車的借助其他商業(yè)軟件分析汽車的各個(gè)部分對(duì)車輛總車輛的氣動(dòng)造型提出更具指導(dǎo)意義的建議[45]。的研究方法包括理論研究、計(jì)算機(jī)輔助分析和風(fēng)各有各的優(yōu)點(diǎn)，相輔相成缺一不可。當(dāng)汽車以一定個(gè)車輛的外流場(chǎng)區(qū)域形成了氣動(dòng)力和氣動(dòng)力所對(duì)力分析，在汽車的質(zhì)心上受到的合力可以分解為并且這三個(gè)方向氣動(dòng)分力在汽車上會(huì)形成相應(yīng)的示。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2765164