同平台下汽车气动外形优化研究

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1、摘要同平台下汽车气动外形优化研究近似优化方法是突破汽车气动外形减阻优化瓶颈的重要手段，对解决高度非线性的汽车空气动力学优化问题起到了重要作用。论文以降低某阶背式CAS模型的流线型系数指标为目标，建立了集实验设计、近似模型、优化算法和多软件协同仿真为一体的优化系统。同时，本文提出了分步优化策略，并应用到气动外形优化中，气动优化效果显著。此外，基于“模块化”汽车平台的设计理念，本文结合参数化技术及数值仿真研究方法，就底盘设计因素对汽车气动特性的影响规律展开对比分析，总结归纳出了底盘形式、后悬架类型、整车轴距对汽车气动性能的影响趋势。首先，基于企业提供的CAS面轿

2、车模型，以计算流体力学（ComputationalFluidDynamics，CFD）为基础，根据网格无关性验证结果进行了CAS模型的CFD仿真分析，并在风洞中进行了比例模型试验，试验结果与验证了仿真结果的误差在3%以内，说明仿真分析具有可靠性，以上工作内容奠定了全文数值仿真的研究基础。其次，基于CAS模型选取了六个气动外形设计参量，以流线型系数“CD•A”作为气动性能优劣的评价指标，并进行光滑底盘CAS模型的气动外形优化。采用近似优化方法进行气动优化设计。优化后CAS模型流线型系数降低了13.01%，优化效果显著。再次，建立具有复杂底盘细节的CAS模型。采

3、用本文提出的近似优化系统，在光滑底盘模型研究数据基础上，进行了带底盘细节的复杂模型气动优化，并完成了底盘形式对整车气动特性影响的对比分析，研究结果显示，在车身造型相同，底盘形式不同的情况下，底盘形式对气动性能的影响趋势呈非线性变化。并且基于不同底盘的CAS模型气动优化后各设计变量最优值不尽相同。最后，基于模块化汽车平台理念和复杂底盘CAS模型，建立了装配有独立和非独立式后悬架的两种CAS模型，对比分析了底盘布置形式对车辆气动性能的影响规律。除此之外，实现底盘的参数化设计，并以汽车底盘轴距为设计变量，对比分析了四种不同底盘形式的CAS模型在变轴距情况下的气动特

4、性。研究发现，汽车轴距对汽车气动特性有直接影响，就本文使用的CAS模型而言，轴距变化对其影响趋势是：车身和轴距同时变化时，长车身模型气动性能较优；而车身长度不变、仅轴距改变时，短轴距模型表现出较好的气动性能。I总之，论文的研究工作为实现汽车气动外形最优化设计提供了有效研究手段，同时，也对汽车底盘参数化方法和底盘形式对汽车气动性能影响的研究做了有益尝试。关键词：汽车空气动力学，近似方法，参数化，汽车平台IIAbstractAutomotiveExteriorShapeOptimizationbasedontheSameAutomotivePlatformApp

5、roximateoptimizationmethodisanefficientwaytomakeabreakthroughatthebottlenecksofoptimizationofdragreductionforautomotiveexteriorshape,andplaysanimportantroleonsolvinghighlynonlinearvehicleaerodynamicoptimizationproblems.InordertoreducetheevaluationindexnamedastheCD•AofanotchbackCASm

6、odelinthispaper,anintegratedoptimizationsystem,whichisconsistingofdesignofexperiment,approximatesurrogatemodel,optimizationalgorithmandco-simulationtechnologybasedonmulti-software,isestablished,whilethestepwiseoptimizationstrategyisintroducedandappliedtoprocessesofoptimizationforex

7、teriorshape.Furthermore,basedonthemodulardesignconceptofautomobileplatform,thesignificantinfluenceofdifferentchassistypesonoptimizationforaerodynamicshapeisanalyzedandtheeffectonaerodynamicperformanceofautomobilewithdifferentchassistypes,rearsuspensiontypesorwheelbaseissummarized.F

8、irstly,aresearchonaerodyna