太陽能電動(dòng)車車身設(shè)計(jì)及數(shù)值模擬

董靜 茍春梅 孫華偉

新疆交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 新疆烏魯木齊市 831401

注重太陽能電動(dòng)車車身設(shè)計(jì)及數(shù)值模擬分析，有利于保持其車身良好的實(shí)踐應(yīng)用效果，促使太陽能電動(dòng)車的應(yīng)用價(jià)值得以提升，并增加其應(yīng)用過程中的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。因此，需要結(jié)合太陽能電動(dòng)車的實(shí)際情況及實(shí)踐中的形勢變化，給予其車身設(shè)計(jì)及數(shù)值模擬更多的關(guān)注，且將相應(yīng)的研究工作落實(shí)到位，促使最終得到的太陽能電動(dòng)車車身設(shè)計(jì)方案更具合理性，進(jìn)而為其應(yīng)用范圍擴(kuò)大打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 重視太陽能電動(dòng)車車身設(shè)計(jì)的價(jià)值所在

實(shí)踐中為了使太陽能電動(dòng)車車身設(shè)計(jì)工作得以順利開展，并健全其設(shè)計(jì)方案，則需要對(duì)重視這類電動(dòng)車車身設(shè)計(jì)的價(jià)值所在有所了解。具體表現(xiàn)為：（1）重視太陽能電動(dòng)車車身設(shè)計(jì)，有利于提高這類電動(dòng)車行駛中的能量轉(zhuǎn)化效率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽能的高效利用，促使這類電動(dòng)車的應(yīng)用范圍能夠逐漸擴(kuò)大；（2）重視太陽能電動(dòng)車車身設(shè)計(jì)，能夠?yàn)槠滠嚿韺?shí)踐作用效果增強(qiáng)提供保障，促使太陽能電動(dòng)車應(yīng)用過程中有著良好的車身，并增加這類電動(dòng)車應(yīng)用中的經(jīng)濟(jì)效益；（3）重視太陽能電動(dòng)車車身設(shè)計(jì)，能夠?yàn)槠涫袌龇蓊~的增加提供相應(yīng)的支持，并豐富這類電動(dòng)車設(shè)計(jì)方面的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

2 太陽能電動(dòng)車車身設(shè)計(jì)

為了保持太陽能電動(dòng)車應(yīng)用過程中良好的車身狀況，則需要考慮其有效設(shè)計(jì)，并落實(shí)好相應(yīng)的設(shè)計(jì)工作，促使最終得到的車身設(shè)計(jì)方案有著良好的應(yīng)用價(jià)值。實(shí)踐中在進(jìn)行太陽能電動(dòng)車車身設(shè)計(jì)工作時(shí)，可從以下方面入手：

2.1 設(shè)計(jì)中所要考慮的要素

在太陽能電動(dòng)車車身設(shè)計(jì)方案形成中，需要考慮相關(guān)的要素，避免影響這類設(shè)計(jì)方案的實(shí)踐應(yīng)用效果。具體的要素包括：（1）基于太陽能電動(dòng)車的車身設(shè)計(jì)，需要設(shè)計(jì)人員能夠根據(jù)與時(shí)俱進(jìn)的發(fā)展要求，將豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、創(chuàng)新理念等融入到這類電動(dòng)車車身設(shè)計(jì)中，促使其設(shè)計(jì)方案有著良好的適用性；（2）在太陽能電動(dòng)車車身設(shè)計(jì)過程中需要設(shè)計(jì)人員能夠保持良好的責(zé)任意識(shí)，并從設(shè)計(jì)成本經(jīng)濟(jì)性、設(shè)計(jì)方案可行性等方面入手，針對(duì)性的開展這類電動(dòng)車的車身設(shè)計(jì)工作，從而得到理想的太陽能電動(dòng)車車身設(shè)計(jì)方案；（3）若太陽能電動(dòng)車車身設(shè)計(jì)中存在細(xì)節(jié)問題，則設(shè)計(jì)人員應(yīng)及時(shí)處理，避免影響這類電動(dòng)車行駛過程中的光電轉(zhuǎn)化效率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽能的高效利用，并保持該電動(dòng)車良好的車身設(shè)計(jì)工況。

2.2 實(shí)踐中的車身設(shè)計(jì)要求

太陽能電動(dòng)車車身設(shè)計(jì)中應(yīng)了解與之相關(guān)的設(shè)計(jì)要求，從而豐富其設(shè)計(jì)方案內(nèi)容。其在實(shí)踐中的車身設(shè)計(jì)要求包括：（1）控制好車身設(shè)計(jì)尺寸，并使其設(shè)計(jì)成本有著良好的經(jīng)濟(jì)性；（2）滿足駕駛員的視野要求：駕駛員的眼睛離地距離不少于70cm；在正常駕駛狀況下，駕駛員在不借助于任何外力的情況下，應(yīng)保持良好的視線狀況，并對(duì)太陽能車的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)或改進(jìn)，以使得駕駛員能夠很容易地看清道路和交通情況；（3）通過對(duì)乘坐舒適性、經(jīng)濟(jì)實(shí)用性、光電轉(zhuǎn)化效率等方面的考慮，且在空氣動(dòng)力學(xué)、能量采集等理論知識(shí)的配合作用下，逐漸完善這類電動(dòng)車車身設(shè)計(jì)方案。同時(shí)，太陽能電動(dòng)車車身設(shè)計(jì)中也應(yīng)考慮安全性、車輛行駛平穩(wěn)性等設(shè)計(jì)要求，促使其設(shè)計(jì)工作開展更加科學(xué)。

2.3 實(shí)踐中的車身設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

（1）車身總體設(shè)計(jì)?；谔柲茈妱?dòng)車的車身設(shè)計(jì)，需要重視其總體設(shè)計(jì)，從而為其設(shè)計(jì)方案的形成提供參考依據(jù)。在這類電動(dòng)車車身總體設(shè)計(jì)中，應(yīng)做到：注重新工藝使用，并通過對(duì)抗沖擊效果好、抗變形能力強(qiáng)、質(zhì)量小、耐腐蝕性效果好等要素的考慮，加強(qiáng)玻璃鋼這類材料使用；通過對(duì)機(jī)械工程學(xué)要素、人機(jī)工程學(xué)要素、流體力學(xué)要素和造型美學(xué)要素的綜合考慮，確定有效的太陽能電動(dòng)車車身總體設(shè)計(jì)方案，從而為其后期的設(shè)計(jì)工作開展提供科學(xué)指導(dǎo)。

（2）造型設(shè)計(jì)。通過對(duì)太陽能電動(dòng)車車身設(shè)計(jì)要求的考慮，為了使良好的審美觀及思想內(nèi)容能夠在高度的藝術(shù)技巧作用下可以在車身設(shè)計(jì)中表達(dá)出來，并保持這類電動(dòng)車車身良好的設(shè)計(jì)效果，則需要落實(shí)好其造型設(shè)計(jì)工作。在此期間，應(yīng)做到：以藝術(shù)方面的表現(xiàn)手法從造型動(dòng)感、整體感、光學(xué)效果、色彩效果、特色性等方面入手，針對(duì)性的進(jìn)行車身造型設(shè)計(jì)，確保太陽能電動(dòng)車實(shí)踐應(yīng)用中的造型效果顯著；太陽能電動(dòng)車造型設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)人員應(yīng)注重自身藝術(shù)思維意識(shí)的強(qiáng)化及表現(xiàn)手法的靈活使用，促使最終得到的造型設(shè)計(jì)方案能夠達(dá)到這類電動(dòng)車的車身設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，需要在太陽能電動(dòng)車車身造型設(shè)計(jì)中通過對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)理論知識(shí)的合理使用，促使流線型化的車身能夠應(yīng)用于這類電動(dòng)車，進(jìn)而減少阻力對(duì)太陽能電動(dòng)車行駛中的影響，保持其良好的車身造型設(shè)計(jì)效果。

（3）概念設(shè)計(jì)。太陽能電動(dòng)車車身設(shè)計(jì)中通過對(duì)概念設(shè)計(jì)方式的合理使用，能夠豐富其設(shè)計(jì)內(nèi)容，并給予其設(shè)計(jì)方案不斷完善相應(yīng)的支持。在這類電動(dòng)車車身設(shè)計(jì)中進(jìn)行概念設(shè)計(jì)中，需要考慮車身在光電轉(zhuǎn)化過程中所發(fā)揮的作用，進(jìn)而將其概念設(shè)計(jì)工作落實(shí)到位，促使最終得到的太陽能電動(dòng)車車身設(shè)計(jì)方案有著良好的應(yīng)用價(jià)值，給予這類電動(dòng)車實(shí)踐應(yīng)用中的功能完善科學(xué)保障。

3 太陽能電動(dòng)車車身數(shù)值模擬

通過對(duì)太陽能電動(dòng)車車身的有效設(shè)計(jì)，需要在數(shù)值模擬的作用下，對(duì)其設(shè)計(jì)效果進(jìn)行科學(xué)評(píng)估，了解這類電動(dòng)車車身空氣動(dòng)力學(xué)特性，進(jìn)而為太陽能電動(dòng)車應(yīng)用價(jià)值的提升提供保障。實(shí)踐中進(jìn)行太陽能電動(dòng)車數(shù)值模擬分析時(shí)，可從以下方面入手：

3.1 注重車身流動(dòng)模擬模型的構(gòu)建與使用

在對(duì)太陽能電動(dòng)車車身空氣動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行分析時(shí)，需要通過對(duì)與之相關(guān)的流動(dòng)模擬模型的構(gòu)建與使用，進(jìn)而為車身數(shù)值模擬后續(xù)研究工作開展打下基礎(chǔ)。實(shí)踐中構(gòu)建這類電動(dòng)車車身的流動(dòng)模擬模型時(shí)，應(yīng)做到：（1）通過對(duì)牛頓流場速度、壓力分布等要素的充分考慮，結(jié)合豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、專業(yè)理論知識(shí)等，在計(jì)算機(jī)室三維空間中構(gòu)建出太陽能電動(dòng)車車身流動(dòng)模擬模型，確保該模型作用下的車身數(shù)值模擬分析有效性；（2）當(dāng)太陽能電動(dòng)車車身流動(dòng)模擬模型構(gòu)建完成后，則需要對(duì)該模型加以使用，從而得到實(shí)踐中所需的車身數(shù)值模擬分析結(jié)果，進(jìn)而為這類電動(dòng)車車身日后優(yōu)化設(shè)計(jì)工作開展提供參考信息。

3.2 車身相關(guān)的其它模型構(gòu)建與使用

在太陽能電動(dòng)車車身數(shù)值模擬分析中，也應(yīng)注重其幾何模型與物理模型的配合使用。具體表現(xiàn)為：（1）在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)ANSYSICEM-CFD軟件的支持下，通過對(duì)車身擋板、車輪處凸臺(tái)等要素的考慮，構(gòu)建出車身幾何模型并加以使用；（2）車身物理模型構(gòu)建過程中，需要結(jié)合實(shí)際情況，在計(jì)算機(jī)三維空間中對(duì)太陽能電動(dòng)車行駛中受到的氣流影響進(jìn)行模擬分析，進(jìn)而構(gòu)建出其車身物理模型并加以使用；（3）當(dāng)車身幾何模型與物理模型構(gòu)建完善后，為了發(fā)揮出數(shù)值模擬的應(yīng)用優(yōu)勢，則需要進(jìn)行計(jì)算網(wǎng)格劃分，確保車身數(shù)值模擬結(jié)果準(zhǔn)確性。在此期間，需要做到：注重ANSYSICEM-CFD軟件的合理使用，確保車身數(shù)值模擬分析中的計(jì)算網(wǎng)格劃分有效性；在軟件界面中應(yīng)導(dǎo)入建立好車身幾何模型及物理模型，且有效的計(jì)算域中將多余的線刪除，從而降低車身數(shù)值模擬分析中計(jì)算網(wǎng)格塌陷問題出現(xiàn)的概率。

3.3 車身數(shù)值模擬結(jié)果探討

通過對(duì)ANSYSICEM-CFD這一網(wǎng)格劃分軟件的合理使用，可得到有效的太陽能電動(dòng)車數(shù)值模擬結(jié)果。具體包括：（1）若太陽能電動(dòng)車車身設(shè)計(jì)中的阻力系數(shù)考慮不充分，使其有所偏高，則會(huì)影響行車舒適度、安全狀況等，需要落實(shí)好相應(yīng)的車身優(yōu)化設(shè)計(jì)工作；（2）在空氣動(dòng)力學(xué)、能量守恒定律等理論知識(shí)的配合作用下，若能設(shè)計(jì)出風(fēng)阻小、動(dòng)力性及經(jīng)濟(jì)性良好的車身，則能增強(qiáng)太陽能電動(dòng)車實(shí)踐應(yīng)用效果，滿足其科學(xué)開發(fā)要求。

4 結(jié)語

綜上所述，在有效的車身設(shè)計(jì)及數(shù)值模擬的作用下，有利于保持太陽能電動(dòng)車良好的應(yīng)用工況，并為這類電動(dòng)車日后的車身設(shè)計(jì)工作開展積累豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。因此，未來在開展太陽能電動(dòng)車方面的研究工作時(shí)，需要給予其車身設(shè)計(jì)及數(shù)值模擬更多的關(guān)注，并對(duì)最終得到的設(shè)計(jì)方案的實(shí)踐作用效果進(jìn)行科學(xué)評(píng)估，從而滿足太陽能電動(dòng)車的長遠(yuǎn)發(fā)展要求。與此同時(shí)，應(yīng)提升對(duì)數(shù)值模擬在太陽能電動(dòng)車車身設(shè)計(jì)方面應(yīng)用重要性的認(rèn)知水平，促使其設(shè)計(jì)工作開展更具科學(xué)性。