基于形体优化方法的汽车空气动力学开发

doi:10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.10.017

摘要/Abstract

摘要：

基于Isight优化平台，集成Sculptor网格变形算法和CFD仿真技术，开发了多设计参数和多优化目标的汽车整车空气动力学形体优化方法。在给定的车型尺寸约束下，基于比亚迪汉EV低风阻形体，研究了7个外轮廓参数对风阻的影响，使风阻降低4.2 counts；进一步，采用该形体优化方法对电动尾翼进行空气动力学优化，研究多目标空气动力学参数最优形体组合，终于获得整车风阻降低6 counts且后轴升力减小52 counts的电动尾翼最优形体与姿态。最后通过风洞试验验证形体优化方法的有效性与可靠性。

关键词: 汽车, 形体优化, 空气动力学, 风阻, 电动尾翼, 风洞试验

Abstract:

Based on the Isight optimization platform and by integrating the Sculptor mesh deformation algorithm and the computational fluid dynamics simulation technique， a vehicle aerodynamic shape optimization method with multi-parameter and multi-objectives is developed. Under the given vehicle size constraints and based on the low drag shape of BYD’s Han EV， the effects of seven outer contour parameters on aerodynamic drag are investigated， leading to a drag reduction of 4.2 counts. Furthermore， an aerodynamic optimization on the electric tail spoiler is carried out by using the shape optimization method with the optimal shape combination of multi-objective aerodynamic parameters studied， an electric tail spoiler with optimum shape and posture is obtained， resulting in a total drag reduction of 6 counts and a real-axle lift force reduction of 52 counts in the end. Finally， the effectiveness and reliability of the shape optimization method adopted are verified by wind tunnel test.

Key words: vehicles, shape optimization, aerodynamics, wind drag, electric tail spoiler, wind tunnel test

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参考文献 11

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近似模型方法	名义后背角	接近角	最小离地间隙	离去角	机舱盖前缘高度	前风挡倾角	B柱侧倾角	C_d
设计状态	17.3°	15.1°	118.1 mm	16.4°	726.0 mm	68.5°	28.4°	0.210 3
DOE最优	16.8°	13.5°	129.4 mm	15.7°	706.2 mm	69.9°	25.0°	0.206 7
三次响应面模型	17.0°	13.7°	119.5 mm	14.8°	714.9 mm	68.2°	26.6°	0.206 1

高度参数/mm	0.3	16.6	29.6	45.8
C_d	0.222	0.220	0.221	0.225
前轴升力	-0.050	-0.050	-0.049	-0.047
后轴升力	0.136	0.107	0.084	0.054

长度参数/mm	3.3	15.8	30.8	45.8
C_d	0.223	0.222	0.222	0.222
前轴升力	-0.049	-0.049	-0.049	-0.049
后轴升力	0.085	0.080	0.075	0.070

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