發(fā)布時間：2020-11-19 11:38

　　 隨著能源危機逐漸加劇和石油價格的不斷攀升,汽車行駛的經(jīng)濟(jì)性已成為人們購買汽車所關(guān)心的重要因素,而汽車的風(fēng)阻則是影響行駛能耗的關(guān)鍵指標(biāo),其大小與汽車的造型參數(shù)具有密切關(guān)系。因此,在汽車的造型設(shè)計中,如何通過修改汽車造型來改善汽車的風(fēng)阻性能,就成為汽車造型設(shè)計研究中的重要課題。本文基于計算流體動力學(xué)(Computational Fluid Dynamics,CFD)數(shù)值模擬思想,提出了一種將車身造型參數(shù)與CFD相結(jié)合,通過改變造型參數(shù)來改善風(fēng)阻性能的方法。論文的主要研究內(nèi)容如下:(1)利用Grasshopper建立了一套通用的3廂轎車車身造型參數(shù)化模型,通過改變相關(guān)參數(shù)實現(xiàn)車身造型的變化,為CFD模擬時不同車型的建模提供了有效手段。(2)以NURBS曲面理論為基礎(chǔ),研究了車型外形曲面的參數(shù)化設(shè)計問題,通過過渡曲面不同的曲率變化,得到不同的車輛模型,并形成參數(shù)化的曲面拼接造型風(fēng)格調(diào)整方法。(3)采用Gambit軟件進(jìn)行模型的前處理、Fluent軟件進(jìn)行數(shù)值模擬的方法,對車身外流場氣動特性進(jìn)行了數(shù)值模擬,分別從車身表面壓力云圖和速度矢量圖等方面分析了汽車模型的空氣動力學(xué)特性,為以氣動性能優(yōu)化為目標(biāo)的汽車造型參數(shù)選取提供了依據(jù)。(4)根據(jù)數(shù)值模擬篩選出了三個影響汽車風(fēng)阻的關(guān)鍵造型參數(shù),設(shè)計了三因素三水平的正交試驗,得到了 27種不同車型并進(jìn)行了 CFD數(shù)值模擬,以風(fēng)阻系數(shù)為優(yōu)化目標(biāo),得到最佳參數(shù)的車身模型。再次對最佳參數(shù)的車身模型進(jìn)行數(shù)值模擬,結(jié)果表明優(yōu)化后的車型風(fēng)阻系數(shù)有明顯降低,驗證了設(shè)計方法的有效性。研究表明,本文提出的將車身造型參數(shù)與CFD相結(jié)合,通過改變造型參數(shù)來改善風(fēng)阻性能的方法是可行的,通過車身造型參數(shù)的優(yōu)化,可有效改善汽車的風(fēng)阻特性。
【學(xué)位單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類】：U463.82
【部分圖文】：

1緒論11緒論1.1課題研究的背景及意義1.1.1課題研究的背景2020年2月，國家統(tǒng)計局發(fā)布的2019年統(tǒng)計公報顯示，截止2019年年末，我國民用汽車保有量已經(jīng)高達(dá)2.615億輛（包括三輪汽車和低速貨車762萬輛）。其中私家車保有量更是達(dá)到了2.26億輛。隨著汽車能源危機的加劇以及汽車行駛速度的提高，人們越來越關(guān)注汽車的高速空氣動力性能[1]。因此，從汽車行駛的經(jīng)濟(jì)性來說，能耗的減少是人們最為關(guān)心的指標(biāo)之一。圖1-12012-2019年汽車保有量數(shù)據(jù)（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）Fig.1-12012-2019carownershipdata根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)統(tǒng)計情況，2016年我國的汽車產(chǎn)銷量分別是2450.33萬輛、2459.76萬輛，同比增長3.3%、4.7%。我國已經(jīng)成為世界上最大的汽車生產(chǎn)國和最大的汽車消費國[2]。盡管數(shù)據(jù)顯示中國處于全球汽車生產(chǎn)和銷售的前列，但大部分汽車企業(yè)均為合資企業(yè)，而中國本土企業(yè)的貢獻(xiàn)相對較小[2]。從此便可以說明，與國際水平相比，中國汽車工業(yè)水平還存在較大差距。隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展和道路上汽車數(shù)量的快速增長，導(dǎo)致汽車能源（石油，天然氣，電力）的資源需求顯著增加，而石油和天然氣都屬于不可再生資源，從而導(dǎo)致了汽車能源的供應(yīng)緊張，能源價格不斷攀升，這也導(dǎo)致了部分能耗大的汽車銷量的降低。

著現(xiàn)代工業(yè)化和計算機的發(fā)展和應(yīng)用而得到迅速發(fā)展和完善。曲面建模技術(shù)主要研究計算機的參與和應(yīng)用，如何實現(xiàn)曲面的表達(dá)和設(shè)計修改，是計算機輔助幾何設(shè)計中的關(guān)鍵研究對象之一[30]。早在1963年Ferguson[31]首次將參數(shù)矢量函數(shù)引入到曲線曲面的構(gòu)造中，提出了著名的Ferguson曲線和Ferguson雙三次曲面片，并在美國Boeing公司的FMILL系統(tǒng)上得以實現(xiàn)[32]。此后，曲線曲面的參數(shù)形式成為形狀數(shù)學(xué)描述的標(biāo)準(zhǔn)形式；1964年Coons[33]通過引入超限差值的概念，給定四條封閉的曲線就可以定義一張Coons混合曲面；1971年，法國Renault公圖1-2國外風(fēng)洞試驗（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）Fig.1-2Foreignwindtunneltests

論文框架圖（圖片來源：自制）
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2889986