【摘 要】
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随着汽车行业的高速发展,全国机动车保有量日益增长,随之而来的能源紧张和环境保护问题也变得日益严重。汽车在高速行驶时会受到很大的气动阻力,而其中有一大部分的燃料就被用于克服气动阻力,因此设计理想的汽车气动造型会有助于汽车具有较低的气动阻力系数,从而提高其燃油经济性和利用率。传统的汽车外形气动优化是一个局部迭代累加的过程,依赖于工程师经验,消耗大量的人力物力且充满盲目性,导致寻优结果陷于局部最优解。为
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随着汽车行业的高速发展,全国机动车保有量日益增长,随之而来的能源紧张和环境保护问题也变得日益严重。汽车在高速行驶时会受到很大的气动阻力,而其中有一大部分的燃料就被用于克服气动阻力,因此设计理想的汽车气动造型会有助于汽车具有较低的气动阻力系数,从而提高其燃油经济性和利用率。传统的汽车外形气动优化是一个局部迭代累加的过程,依赖于工程师经验,消耗大量的人力物力且充满盲目性,导致寻优结果陷于局部最优解。为了在汽车造型阶段使整车的气动阻力达到更低的水平,本文采用全局变形和全局寻优的研究思路进行全局优化设计。本文以国内某SUV为研究对象,通过对SUV1:3模型风洞试验,将风洞实验结果与仿真结果进行对比分析,仿真与试验结果的误差最小为1.49%,满足要求,从而验证仿真的准确性进而确定仿真策略等仿真设置,为后续的整车气动减阻优化奠定数值仿真基础。对SUV基础模型进行了整车外流场空气动力学分析,结合压力云图、湍流动能图等对车身关键部位的气动特性进行了研究,提取10个全局变形关键造型部位,通过设置控制点实现造型面的变形,对其进行参数化设置,共设置12个造型参数并设置变形范围。以降低气动阻力系数(（9）为研究目标,联合STAR-CCM+仿真软件和Isight优化软件建立完整的全局优化流程,采用拉丁超立方试验设计方法（DOE）生成100组样本,STAR-CCM+根据录制好的宏文件实现自动网格变形并进行仿真计算,通过Isight软件建立近似模型对已知样本点进行数据拟合,结合优化算法进行全局寻优。根据DOE分析各设计变量对气动阻力系数的影响程度、各参数与气动阻力系数的拟合函数关系。对全局最优解方案进行仿真计算,通过压力云图、湍流动能云图等对比分析优化后的外流场气动特性变化,研究其减阻机理。按照全局优化—局部分析的研究思路,分别对车身尾部参数和车身前部参数进行分析,通过两两变量间的相关性以及与气动阻力系数的三维拟合曲面,研究参数间的交互效应,并对局部流场进行对比研究,在此过程中发现设计参数间存在着较明显的交互效应且对气动阻力系数影响较大。最终,全局最优解使气动阻力系数降低31counts,减阻效果达到8.05%,取得了明显的优化效果。全局优化研究不仅节约了大量的时间,同时对参数间的交互效应做了充足的研究,为SUV气动造型优化设计研究做出了更多有益的探索。
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