基于網(wǎng)格變形技術(shù)的輕量化車(chē)身優(yōu)化設(shè)計(jì)

專(zhuān)題

基于網(wǎng)格變形技術(shù)的輕量化車(chē)身優(yōu)化設(shè)計(jì)

隨著各國(guó)政府對(duì)汽車(chē)的燃油經(jīng)濟(jì)性做出了嚴(yán)格限制，使得各汽車(chē)廠商開(kāi)始采取各種措施來(lái)改善汽車(chē)的燃油經(jīng)濟(jì)性，而汽車(chē)輕量化設(shè)計(jì)便是一種最為有效的手段。但是，對(duì)汽車(chē)進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)時(shí)，需要保證在不增加汽車(chē)車(chē)身空氣阻力的前提下，汽車(chē)車(chē)身外部形狀會(huì)有所改變。因而在實(shí)現(xiàn)汽車(chē)輕量化后，需要對(duì)汽車(chē)車(chē)身的空氣動(dòng)力學(xué)進(jìn)行分析。鑒于空氣流動(dòng)的復(fù)雜性，完全通過(guò)理論分析來(lái)確定汽車(chē)車(chē)身周?chē)諝獾牧鲃?dòng)特性較難。對(duì)此，將計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）軟件與汽車(chē)車(chē)身優(yōu)化軟件聯(lián)合，用于汽車(chē)車(chē)身模型的修改，以加快分析過(guò)程?；贑FD分析，介紹使用網(wǎng)格變形技術(shù)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)車(chē)身的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

傳統(tǒng)的汽車(chē)車(chē)身CFD分析，通常是將上一次分析結(jié)果反饋到下一次分析中，下一次分析還需要進(jìn)行重復(fù)的網(wǎng)格劃分和模型裝配等工作。網(wǎng)格變形技術(shù)可以直接對(duì)建立的汽車(chē)車(chē)身CFD模型進(jìn)行修改，不用該技術(shù)只能取離散值，而利用該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的變化取值。采用ANSYS Fluent軟件作為CFD分析軟件，將ANSYS DesignXplorer作為優(yōu)化汽車(chē)車(chē)身質(zhì)量、所受空氣阻力和升力的優(yōu)化軟件。將兩種軟件結(jié)合，對(duì)Ahmed類(lèi)車(chē)身模型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。Ahmed類(lèi)車(chē)身模型的頭部包含4個(gè)1/4圓柱面過(guò)渡，且尾部設(shè)有傾角，以模擬擾流的作用。優(yōu)化過(guò)程設(shè)定的目標(biāo)為最小化汽車(chē)車(chē)身所受空氣阻力和升力，通過(guò)觀察空氣阻力和升力的變化值（而不是絕對(duì)值），確定優(yōu)化參數(shù)。優(yōu)化結(jié)果顯示，對(duì)于高速行駛的汽車(chē)實(shí)現(xiàn)輕量化后，應(yīng)采用后部擾流器，其有利于在汽車(chē)周?chē)纬煞€(wěn)定的空氣流場(chǎng)，有助于車(chē)身穩(wěn)定。但是，對(duì)于不同的天氣環(huán)境需要設(shè)定擾流板的不同傾角。

Soham Baksh iet al.SAE 2016-01-0009.

編譯：王祥