[发明专利]基于车身自由变形的汽车减阻优化方法

权利要求书

1.一种基于车身自由变形的汽车减阻优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据汽车车身模型STL文件和自由变形技术设计自由变形程序，建立汽车车身的参数化模型；

S2、以汽车的风阻系数为优化目标，考虑自由变形时车身正投影面积变化对风阻系数的影响，建立基于关键控制点进行自由变形的车身外流场仿真模型；

S3、根据样本点和响应构建kriging代理模型，利用遗传算法对所建立的kriging代理模型进行全局寻优，得到设计变量的最优组合；

S4、根据设计变量的最优组合，利用自由变形程序对原始车身STL文件进行处理，实现相应变形，采用逆向工程技术将变形后的车身STL文件转化为STEP文件，得到车身自由变形优化模型。

2.如权利要求1所述的基于车身自由变形的汽车减阻优化方法，其特征在于，所述步骤S1中，汽车车身模型STL文件采用ASCII明码格式，其包括文件路径及文件名的信息、三角面片单元的法线矢量坐标、三角形面片的3个顶点的x、y、z坐标；根据STL文件的中三角形面片的一个顶点的数据格式，设计一个类Vertex来存放此顶点的三个坐标数据，将一个三角形面片的三个顶点的坐标数据类Vertex存放到容器vector变量中，并用容器vector存放三角形面片的法向量。

3.如权利要求2所述的基于车身自由变形的汽车减阻优化方法，其特征在于，所述步骤S1中，在平行框架中加入局部坐标系，构建局部坐标与全局坐标的对应关系，表示为

X＝X₀+sS+tT+uU

其中，X表示任意点的全局坐标，(s,t,u)表示任意点的局部坐标，X₀表示局部坐标系原点，(S,T,U)表示局部坐标系坐标轴；

在可变性平行框架中添加控制点栅格，在s方向形成l+1个平面，在t方向形成m+1个平面，在u方向形成n+1个平面，得到控制点坐标和任意点的笛卡儿坐标；

控制点坐标表示为

其中，i＝0,1,…,l，j＝0,1,…,m，k＝0,1,…,n；

任意点的笛卡儿坐标表示为

其中，B_il(s)，B_jm(t)和B_kn(u)分别是l，m和n次的Bernstein多项式。

4.如权利要求3所述的基于车身自由变形的汽车减阻优化方法，其特征在于，所述步骤S1中，建立待变形体与控制框架的关系，采用改变控制点位置的方式得到新的控制点以及变形后的控制框架，根据原始控制框架中任意点的局部坐标计算变形控制框架下该点对应的全局坐标。

5.如权利要求4所述的基于车身自由变形的汽车减阻优化方法，其特征在于，所述步骤S1中，在自由变形程序中设计

用于从STL格式文件中读入汽车车身的CAD几何模型数据的导入子函数ReadSTL()，

用于将经过自由变形后的STL格式文件中写入指定文件中的输出子函数WriteSTL()，

用于将读入的三角形面片中的点进行自由变形，得到变形后三角形面片中的点的子函数FreeFormDeformation()，

用于计算自由变形后的三角形面片的法线矢量的子函数TriNormal()，

用于自由变形算法中累积的计算的子函数Factorial()，

用于自由变形算法中排列数的计算的子函数Mynchoosek()，

用于自由变形算法中点积的计算的子函数Mydot()，

用于自由变形算法中叉积的计算的子函数Mycross()，

用于自由变形算法中的相减计算的子函数Mysustract()，

用于自由变形算法中的相加计算的子函数Myadd()，

用于自由变形算法中的数乘计算的子函数Mymultiple()。