[发明专利]一种汽车风阻系数优化设计方法

权利要求书

1.一种汽车风阻系数优化设计方法，其特征在于，所述汽车风阻系数优化设计方法，包括：

步骤一，基于流动优化设计，确定前后流动的相互干扰参数和车整体数据，建立相应的汽车模型；

步骤二，根据确定的汽车风阻数据，分别对车头、平地板、上部车身部分、车尾、冷却系统进行改进，并建立对应的模型；

步骤三，基于多方面的设计要素，综合优化汽车的风阻系数，通过对模型的受力分析，确定设计与实际风阻测试之间的误差性；

步骤四，根据相应的误差，分别对车头、平地板、上部车身部分、车尾、冷却系统进行修正；

所述汽车模型建立的具体过程为：

将相关参数数据代入算法，建立相应的算法程序；

输入相关参数数据以自动生成模型建模方法，汽车模型建模过程中的一定规律性；

将建模过程写入算法程序，通过输入曲面和参数自动生成相应的汽车模型；

所述车头模型的建立过程为：

在Grasshopper中，载入点“Point”运算器，然后在Rhino界面中；根据汽车模型的车头形状建立9个控制点，并分别将9个控制点拾取进点“Point运算器，接着在Grasshopper界面中，导入滑块运算器；

“Number slider”中，对比Rhino界面中车头的各个点位的位置进行调整，选择“Numbercurve”运算器，分别将前引擎盖的四个边的各个点进行连接；

导入运算器Unit x，将“Unit x”运算器与‘Extrude”运算器相连；使得曲线根据相应的数据来变化车头的宽度，得到车头的参数化模型建立；

所述步骤三中，模型的受力分析的具体过程为：

设气动阻力系数C_D为：

其中，F_X为气动阻力，ρ空气密度，v_r汽车与空气相对速度，A汽车的正投影面积；

气动力矩系数为：

其中，L为汽车特征长度即轴距；

气动阻力为：

其中，x为受力方向；

所述步骤二中，车头的改进包括在保证进气格栅处于高压区的条件下，增加车头的负压区域；车头两侧建立和车身侧部平行的流动；减少并理顺前下车体的流动，避免气流对前轮的侧向冲击；

所述步骤二中，车尾利用平衡尾流并降低尾流损失，车尾从风阻角度优化扩散器和行李箱盖板以平衡尾流；调整行李箱盖板和尾灯之间的曲率变化，降低尾部四周的绝对速度及不同位置的速度差异；

所述步骤二中，冷却系统包括通过格栅后侧导风通道的开闭调节，使不同工况下换热器内外流的温差均能达到最大，以降低所需冷却气流流量；冷却气流的部分排气进入前轮轮腔；使用主动格栅，并优化不同格栅开闭的效果；

所述步骤二中，平地板对车轮周围的流动进行优化，使前方来流尽量平行于前轮，而后轮处于前轮形成的尾流之中；

所述步骤二中，上部车身曲面处理过程为：

通过两两曲面相交以及三块及以上曲面相交的车身曲面参数修改方法，依次对整车曲面参数进行修改；

并对各曲面相邻部位进行剪切，得到新的边界线；

接着将新的边界线两两进行混接，通过曲线混合的方式得到新的曲面。

2.如权利要求1所述汽车风阻系数优化设计方法，其特征在于，所述步骤二中，车头减少不必要的流动分离，为车身中后部创造来流条件；

由于底部的气流速度快，不同方位的气流之间的相互作用强，进行综合全局设计。

3.如权利要求1所述汽车风阻系数优化设计方法，其特征在于，所述步骤二中，冷却系统保持最低的冷却流量需求并控制出流位置。

4.如权利要求1所述汽车风阻系数优化设计方法，其特征在于，所述步骤二中，上部车身包括车前脸曲面、前引擎盖曲面、前车灯曲面、车前脸侧部曲面、后备箱曲面；

上部车身包括足够倾斜的前、后风挡角度，并优化A柱和C柱的曲率以减小涡流；降低造型面和侧窗之间的台阶，减小大灯和尾灯附近的间隙和台阶；将高位刹车灯内置，避免对流动的干扰。

5.如权利要求1所述汽车风阻系数优化设计方法，其特征在于，所述两两曲面相交以及三块及以上曲面相交的车身曲面参数修改方法，具体过程为：

曲面通过Grasshopper的“Extrude”运算器对曲面进行修剪并得到新的边界；

通过“NURBS Curve”运算器进行新的混接曲线的建立。