基于網格變形技術的輕量化車身優化設計

專題

基于網格變形技術的輕量化車身優化設計

隨著各國政府對汽車的燃油經濟性做出了嚴格限制，使得各汽車廠商開始采取各種措施來改善汽車的燃油經濟性，而汽車輕量化設計便是一種最為有效的手段。但是，對汽車進行輕量化設計時，需要保證在不增加汽車車身空氣阻力的前提下，汽車車身外部形狀會有所改變。因而在實現汽車輕量化后，需要對汽車車身的空氣動力學進行分析。鑒于空氣流動的復雜性，完全通過理論分析來確定汽車車身周圍空氣的流動特性較難。對此，將計算流體動力學（CFD）軟件與汽車車身優化軟件聯合，用于汽車車身模型的修改，以加快分析過程?；贑FD分析，介紹使用網格變形技術實現汽車車身的優化設計。

傳統的汽車車身CFD分析，通常是將上一次分析結果反饋到下一次分析中，下一次分析還需要進行重復的網格劃分和模型裝配等工作。網格變形技術可以直接對建立的汽車車身CFD模型進行修改，不用該技術只能取離散值，而利用該技術可以實現連續的變化取值。采用ANSYS Fluent軟件作為CFD分析軟件，將ANSYS DesignXplorer作為優化汽車車身質量、所受空氣阻力和升力的優化軟件。將兩種軟件結合，對Ahmed類車身模型進行優化設計。Ahmed類車身模型的頭部包含4個1/4圓柱面過渡，且尾部設有傾角，以模擬擾流的作用。優化過程設定的目標為最小化汽車車身所受空氣阻力和升力，通過觀察空氣阻力和升力的變化值（而不是絕對值），確定優化參數。優化結果顯示，對于高速行駛的汽車實現輕量化后，應采用后部擾流器，其有利于在汽車周圍形成穩定的空氣流場，有助于車身穩定。但是，對于不同的天氣環境需要設定擾流板的不同傾角。

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

編譯：王祥