基于近似模型的汽車尾部結(jié)構(gòu)減阻優(yōu)化.pdf

1、中國作為汽車保有量世界第一的大國，在石油資源日益緊缺的情況下，降低燃油消耗、發(fā)展電動車愈發(fā)重要，并將上升到國家戰(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。中國每年新增車輛以千萬計，所以降低汽車氣動阻力、優(yōu)化整個減阻流程成為迫在眉睫的事情。
　　本文以階背式MIRA模型作為研究對象，采取近似優(yōu)化方法對汽車尾部結(jié)構(gòu)進行減阻優(yōu)化設(shè)計。對于多維度復(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。論文的主要目的是:借助三維建模、計算流體力學(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

3、角、車尾錐度、尾部上翹角、車身兩側(cè)外廓線弦長、后風(fēng)窗傾角、側(cè)風(fēng)窗傾角、行李箱蓋傾角，共七個對汽車尾部渦流區(qū)域影響較大的參數(shù)變量。因為上述車身兩側(cè)外廓線弦長、側(cè)風(fēng)窗傾角以及車頂傾角三個參數(shù)變量會引起汽車正投影面積的大小，而根據(jù)氣動阻力的計算公式可知，正投影面積和阻力系數(shù)的改變都將引起氣動阻力的變化。所以將氣動阻力系數(shù)作為氣動性能優(yōu)化的評價指標(biāo)不再具有可信度。因此本次以氣動阻力系數(shù)和正投影面的乘積-流線型系數(shù)作為氣動性能優(yōu)劣的評價指標(biāo)，并進

4、行階背式MIRA模型的尾部結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
　　接著對不同的近似模型和優(yōu)化算法進行兩兩組合，分析不同的組合對目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化效果，并校驗各組最優(yōu)解與仿真值的誤差大小。綜合考慮各個優(yōu)化組合的效率，因為在不同條件的問題之下，對于汽車造型優(yōu)化的工程問題的優(yōu)化組合也不完全相同。
　　最后，通過對7個參數(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矩陣分析各個關(guān)鍵參數(shù)對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。