隨著能源危機(jī)逐漸加劇和石油價(jià)格的不斷攀升,汽車(chē)行駛的經(jīng)濟(jì)性已成為人們購(gòu)買(mǎi)汽車(chē)所關(guān)心的重要因素,而汽車(chē)的風(fēng)阻則是影響行駛能耗的關(guān)鍵指標(biāo),其大小與汽車(chē)的造型參數(shù)具有密切關(guān)系。因此,在汽車(chē)的造型設(shè)計(jì)中,如何通過(guò)修改汽車(chē)造型來(lái)改善汽車(chē)的風(fēng)阻性能,就成為汽車(chē)造型設(shè)計(jì)研究中的重要課題。本文基于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(Computational Fluid Dynamics,CFD)數(shù)值模擬思想,提出了一種將車(chē)身造型參數(shù)與CFD相結(jié)合,通過(guò)改變?cè)煨蛥?shù)來(lái)改善風(fēng)阻性能的方法。論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)利用Grasshopper建立了一套通用的3廂轎車(chē)車(chē)身造型參數(shù)化模型,通過(guò)改變相關(guān)參數(shù)實(shí)現(xiàn)車(chē)身造型的變化,為CFD模擬時(shí)不同車(chē)型的建模提供了有效手段。(2)以NURBS曲面理論為基礎(chǔ),研究了車(chē)型外形曲面的參數(shù)化設(shè)計(jì)問(wèn)題,通過(guò)過(guò)渡曲面不同的曲率變化,得到不同的車(chē)輛模型,并形成參數(shù)化的曲面拼接造型風(fēng)格調(diào)整方法。(3)采用Gambit軟件進(jìn)行模型的前處理、Fluent軟件進(jìn)行數(shù)值模擬的方法,對(duì)車(chē)身外流場(chǎng)氣動(dòng)特性進(jìn)行了數(shù)值模擬,分別從車(chē)身表面壓力云圖和速度矢量圖等方面分析了汽車(chē)模型的空氣動(dòng)力學(xué)特性,為以氣動(dòng)性能優(yōu)化為目標(biāo)的汽車(chē)造型參數(shù)選取提供了依據(jù)。(4)根據(jù)數(shù)值模擬篩選出了三個(gè)影響汽車(chē)風(fēng)阻的關(guān)鍵造型參數(shù),設(shè)計(jì)了三因素三水平的正交試驗(yàn),得到了 27種不同車(chē)型并進(jìn)行了 CFD數(shù)值模擬,以風(fēng)阻系數(shù)為優(yōu)化目標(biāo),得到最佳參數(shù)的車(chē)身模型。再次對(duì)最佳參數(shù)的車(chē)身模型進(jìn)行數(shù)值模擬,結(jié)果表明優(yōu)化后的車(chē)型風(fēng)阻系數(shù)有明顯降低,驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方法的有效性。研究表明,本文提出的將車(chē)身造型參數(shù)與CFD相結(jié)合,通過(guò)改變?cè)煨蛥?shù)來(lái)改善風(fēng)阻性能的方法是可行的,通過(guò)車(chē)身造型參數(shù)的優(yōu)化,可有效改善汽車(chē)的風(fēng)阻特性。
【學(xué)位單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類(lèi)】：U463.82
【部分圖文】：

1緒論11緒論1.1課題研究的背景及意義1.1.1課題研究的背景2020年2月，國(guó)家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的2019年統(tǒng)計(jì)公報(bào)顯示，截止2019年年末，我國(guó)民用汽車(chē)保有量已經(jīng)高達(dá)2.615億輛（包括三輪汽車(chē)和低速貨車(chē)762萬(wàn)輛）。其中私家車(chē)保有量更是達(dá)到了2.26億輛。隨著汽車(chē)能源危機(jī)的加劇以及汽車(chē)行駛速度的提高，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注汽車(chē)的高速空氣動(dòng)力性能[1]。因此，從汽車(chē)行駛的經(jīng)濟(jì)性來(lái)說(shuō)，能耗的減少是人們最為關(guān)心的指標(biāo)之一。圖1-12012-2019年汽車(chē)保有量數(shù)據(jù)（圖片來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)）Fig.1-12012-2019carownershipdata根據(jù)中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)情況，2016年我國(guó)的汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量分別是2450.33萬(wàn)輛、2459.76萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)3.3%、4.7%。我國(guó)已經(jīng)成為世界上最大的汽車(chē)生產(chǎn)國(guó)和最大的汽車(chē)消費(fèi)國(guó)[2]。盡管數(shù)據(jù)顯示中國(guó)處于全球汽車(chē)生產(chǎn)和銷(xiāo)售的前列，但大部分汽車(chē)企業(yè)均為合資企業(yè)，而中國(guó)本土企業(yè)的貢獻(xiàn)相對(duì)較小[2]。從此便可以說(shuō)明，與國(guó)際水平相比，中國(guó)汽車(chē)工業(yè)水平還存在較大差距。隨著汽車(chē)工業(yè)的快速發(fā)展和道路上汽車(chē)數(shù)量的快速增長(zhǎng)，導(dǎo)致汽車(chē)能源（石油，天然氣，電力）的資源需求顯著增加，而石油和天然氣都屬于不可再生資源，從而導(dǎo)致了汽車(chē)能源的供應(yīng)緊張，能源價(jià)格不斷攀升，這也導(dǎo)致了部分能耗大的汽車(chē)銷(xiāo)量的降低。

著現(xiàn)代工業(yè)化和計(jì)算機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用而得到迅速發(fā)展和完善。曲面建模技術(shù)主要研究計(jì)算機(jī)的參與和應(yīng)用，如何實(shí)現(xiàn)曲面的表達(dá)和設(shè)計(jì)修改，是計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵研究對(duì)象之一[30]。早在1963年Ferguson[31]首次將參數(shù)矢量函數(shù)引入到曲線曲面的構(gòu)造中，提出了著名的Ferguson曲線和Ferguson雙三次曲面片，并在美國(guó)Boeing公司的FMILL系統(tǒng)上得以實(shí)現(xiàn)[32]。此后，曲線曲面的參數(shù)形式成為形狀數(shù)學(xué)描述的標(biāo)準(zhǔn)形式；1964年Coons[33]通過(guò)引入超限差值的概念，給定四條封閉的曲線就可以定義一張Coons混合曲面；1971年，法國(guó)Renault公圖1-2國(guó)外風(fēng)洞試驗(yàn)（圖片來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)）Fig.1-2Foreignwindtunneltests

論文框架圖（圖片來(lái)源：自制）
【參考文獻(xiàn)】

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2 劉詩(shī)漢;馬虎;;航空渦輪葉片葉身造型參數(shù)化設(shè)計(jì)[J];兵工自動(dòng)化;2015年04期

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5 王樹(shù)孝;張東;馬金勝;;LCK6122大客車(chē)空氣動(dòng)力性仿真分析[J];客車(chē)技術(shù)與研究;2007年02期

6 何憶斌;谷正氣;吳軍;葉南海;;新概念汽車(chē)模型風(fēng)洞試驗(yàn)研究[J];汽車(chē)工程;2007年04期

7 祝燕琴;宋業(yè)存;;Rhino中NURBS曲線的探討[J];江蘇技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào);2006年02期

8 趙宇明,張國(guó)忠,于哲峰;汽車(chē)逆向設(shè)計(jì)中用NURBS曲面擬合點(diǎn)云數(shù)據(jù)[J];東北大學(xué)學(xué)報(bào);2005年07期

9 徐進(jìn);任意復(fù)雜曲面曲線零件曲率半徑的圖解法[J];現(xiàn)代機(jī)械;2003年04期

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7 劉崇;汽車(chē)造型特征的高效圖像參數(shù)化重建[D];大連理工大學(xué);2014年

8 安震;基于外流場(chǎng)分析的轎車(chē)車(chē)身造型設(shè)計(jì)[D];山東理工大學(xué);2013年

9 諸葛曉宇;電動(dòng)汽車(chē)車(chē)身造型設(shè)計(jì)研究[D];武漢理工大學(xué);2013年

10 黃永輝;基于CFD的汽車(chē)外流場(chǎng)數(shù)值模擬及車(chē)身造型優(yōu)化[D];湖南大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2889986