基于近似模型的汽車尾部結(jié)構(gòu)減阻優(yōu)化.pdf

1、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)化問題，近似模型與優(yōu)化算法的組合方法具有高效、精

2、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。基于上述仿真結(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

3、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)

4、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件的問題之下，對(duì)于汽車造型優(yōu)化的工程問題的優(yōu)化組合也不完全相同。
　　最后，通過對(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。