基于CFD的汽车车身气动特性多目标优化

发布时间：2023-11-25 00:47

　　汽车车身空气动力学性能是汽车的重要性能,对汽车燃油经济性、操作稳定性、舒适性和动力性等性能都有直接影响。目前,在车身设计开发过程中,针对车身气动特性设计的建模、仿真和优化设计的需求不断增加。本文结合参数化建模、计算流体力学仿真、试验设计、响应面模型和智能优化算法,建立了可用于车身造型设计阶段的气动特性多目标优化设计流程,并应用于MIRA快背式模型车身。结果表明,本文建立的自动优化流程可降低车身气动阻力和提高车身横风稳定性。同时,可以节省人力成本和计算资源,缩短设计周期。首先,基于Pro/E建立MIRA快背式参数化基准模型,以尺寸参数驱动模型改型。为实现全流程的自动化,需保证设计变量在设计域内连续可变。其次,对MIRA快背式模型进行正面迎风工况和横摆角15°工况空气动力学仿真并对标验证,选取正面迎风工况下车身气动阻力系数最小和横摆角15°工况下车身侧向力系数最小为优化目标。通过分析车身外流场流线、湍动能和车身表面压力分布流动特性,将发动机罩盖倾角、前风窗倾角、后风窗倾角和后备箱尾部上翘角确定为本文的设计变量。再次,通过试验设计方法(DOE),生成样本点。基于Pro/E参数化建模技术,批量...

【文章页数】：56 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 汽车空气动力学研究
        1.2.2 车身气动特性优化研究
    1.3 本文主要研究内容
        1.3.1 研究思路
        1.3.2 主要内容
2 计算流体力学CFD仿真及优化基础理论
    2.1 CFD仿真基本理论
        2.1.1 连续性方程
        2.1.2 N-S方程
        2.1.3 湍流模型
        2.1.4 近壁区域的处理
    2.2 车身气动力与力矩
    2.3 响应面模型方法
        2.3.1 试验设计
        2.3.2 响应面模型
        2.3.3 响应面模型精度验证
    2.4 多目标优化
        2.4.1 多目标优化
        2.4.2 非支配排序遗传算法
    2.5 本章小结
3 车身参数化建模与空气动力学仿真
    3.1 参数化建模
        3.1.1 模型简介
        3.1.2 参数化建模
    3.2 车身空气动力学仿真
        3.2.1 计算域确定
        3.2.2 网格划分
        3.2.3 边界条件和湍流参数
    3.3 仿真结果验证与分析
        3.3.1 仿真结果验证
        3.3.2 仿真结果分析
    3.4 本章小结
4 车身气动特性多目标优化设计
    4.1 优化问题定义
    4.2 多目标优化流程
        4.2.1 多目标优化流程搭建
        4.2.2 响应面模型及精度验证
    4.3 参数分析和优化问题求解
        4.3.1 参数影响分析
        4.3.2 车身气动特性多目标优化求解
    4.4 本章小结
5 总结与展望
参考文献
致谢



本文编号：3866933