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1、分類號：U463.6單位代碼：10183研究生學號：研201042E010密級：公開吉林大學碩士學位論文（工程碩士）轎車氣動外形優(yōu)化設計研究AerodynamicshapeOptimizationDesignofaSedanmodal作者姓名：楊明類別：工程碩士領域（方向）：汽車空氣動力學指導教師：張英朝副教授校外指導教師：鮑嘉慧高級工程師培養(yǎng)單位：汽車工程學院2015年12月———————————————————————————————轎車氣動外形優(yōu)化設計研究———————————————————————————————AerodynamicshapeOptimization

2、DesignofaSedanmodal作者姓名：楊明領域（方向）：汽車空氣動力學指導教師：張英朝副教授類別：工程碩士答辯日期：2012年12月3日未經(jīng)本論文作者的書面授權，依法收存和保管本論文書面版、電子版本的任何單位和個人本，均不得對本論文的全部或部分內(nèi)容進行任何形式的復制、修改、發(fā)行、出租、改編等有礙作者著作權的商業(yè)性使用（但純學術性使用不在此限）。否則，應承擔侵權的法律責任。吉林大學碩±學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的碩±學位論文，是本人在指導教師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其

3、他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中Ｗ明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。學位論文作者簽名：日期：２０１５年｜么月＞日摘要轎車氣動外形優(yōu)化設計研究當今社會，汽車的保有量持續(xù)增加。早在2009年中國汽車產(chǎn)銷就雙雙超過1300萬輛，在2013年汽車保有量達到1.37億，到2014增加已到1.54億，成為了世界上最大的汽車生產(chǎn)國和最大的新車消費市場。隨著高速公路的發(fā)展，汽車車速的提高，產(chǎn)生了大量的能源消耗和隨之而來的環(huán)境污染問題，除了發(fā)展新能源汽車的應對策略之外，降低傳統(tǒng)汽車的空氣阻力是汽

4、車節(jié)能減排的重要措施之一。因為汽車在行駛的過程中，很大一部分燃油的消耗都是用來克服氣動阻力，所以本文通過優(yōu)化汽車造型來降低氣動阻力，從而減少燃油消耗，對整個汽車行業(yè)的節(jié)能減排有重要意義。在車身技術設計階段，首先是由計算機輔助造型設計（CAS）工程師建立一個封閉的幾何模型用于流體分析，然后由空氣動力學工程師通過計算流體力學分析（CFD），評估其汽車的氣動特性，提出多個改進建議，設計人員結合車身總布置等要求，根據(jù)經(jīng)驗對模型重新修改，交給空氣動力學工程師再次進行分析，如此循環(huán)往復，多次計算，直到滿足實際要求，或者由于剩余時間不足，只能選取一個相對合理的模型。在上述分析過程中，CAS工

5、程師需要多次對三維模型進行修改，空氣動力學工程師每次都要處理模型、劃分網(wǎng)格、設置邊界條件、結果提取分析，循環(huán)多次往復的工作，整個設計過程消耗了大量的人力和物力。隨著計算機硬件水平的提高，CFD商業(yè)軟件的不斷完善，網(wǎng)格變形、試驗設計、近似模型、大規(guī)模集群并行計算技術也日益成熟，將網(wǎng)格變形軟件、CFD分析軟件和優(yōu)化計算軟件結合在一起，自動優(yōu)化求解已成為一種必然的趨勢?；诖?，本文搭建了一個關于整車氣動外形的自動優(yōu)化設計流程平臺，結合了計算機建模（CAD）、計算機流體仿真計算（CFD）網(wǎng)格變形技術（HYPERMORPH）、實驗設計（DOE）、近似模型建立（APPROXIMATION）

6、、優(yōu)化（OPTIMAZATION）等多種數(shù)字化仿真手段，目的是找出多個車身參數(shù)的最優(yōu)化組合，并研究單獨每個參數(shù)對于汽車空氣動力學性能的影響，對車身設計提出指導。本文以Mira階背式模型做為研究對象，首先使用STAR-CCM+對模型進行外流場ICFD分析，主要目的有:（1）、了解Mira模型周圍外流場的變化，判斷出對氣動阻力影響較大的幾個參數(shù)，做因子的初步篩選;（2）、錄制一個關于網(wǎng)格劃分、邊界條件設置、結果提取的宏命令，用于接下來自動的CFD優(yōu)化計算;（3）、找到一個合理的網(wǎng)格劃分方法及參數(shù)設置模式，適用于網(wǎng)格變形之后的計算分析。文中通過對于車身外流場的分析，找出了主要影響空氣

7、阻力系數(shù)的的四個設計變量，分別為發(fā)動機罩傾角、車身前臉面積、后行李箱的傾角和車身尾部面積。通過這四個因子，建立了一個DOE矩陣，該矩陣有二十個水平，DOE矩陣中的各個車身參數(shù)在一定范圍內(nèi)變化，并相互組合，把計算之后的結果包括氣動升力和氣動阻力反饋到DOE矩陣中，以其為基礎建立一個新的近似模型，根據(jù)響應的近似模型計算出滿足目標函數(shù)和約束函數(shù)的最優(yōu)解，并根據(jù)得到的最優(yōu)解組合重新計算模型，驗證近似模型的準確性。對于四個因子優(yōu)化之后，整車的氣動阻力下降了12.8%，在不影響車身整體造型的情況下，結果