[发明专利]一种汽车风阻系数优化设计方法

说明书

本发明属于汽车空气动力学技术领域，尤其涉及一种汽车风阻系数优化设计方法，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；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；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；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。本发明多因素条件的分析，通过分析影响汽车风阻参数的因素，系统化的确定汽车改机方案。细化修改方案中的每一步骤，通过大量实验总结每部分的修改策略，提高风阻参数优化。

技术领域

本发明属于汽车空气动力学技术领域，尤其涉及一种汽车风阻系数优化设计方法。

背景技术

目前，风阻系数，用来衡量汽车行驶时遇到风的阻力的一个系数。汽车在行驶过程中驱动力需要克服各种阻力，其中包括滚动阻力、加速阻力(匀速行驶时无加速阻力)、上坡阻力(平地行驶时无坡道阻力)和空气阻力，而风阻系数则和空气阻力息息相关。此外汽车的最高行驶时速也不仅只和发动机的最大功率有关，风阻系数同样能起到决定性的作用。

空气阻力主要有三种，第一，气流撞击车辆正面所产生的阻力；第二，空气摩擦力，当车辆以最快速度行驶时，摩擦阻力小到几乎可以忽略；第三，后部真空区形成的外型阻力。在汽车高速行驶时，外型阻力是最主要的空气阻力来源，外型所造成的阻力来自车后方的真空区，真空区越大，阻力就越大。所以一般三厢车的外型阻力要比两厢车小。

现阶段减少风阻主要方式有两种：第一，改变迎风面积，通过风阻系数的计算公式可以看出，可以改变车头迎风面积，所以不少车的车头都略微下沉，前挡风玻璃尽量向后倾，与车头形成较大的夹角。第二，控制扰流，当车辆高速行驶时，可以通过控制扰流来改善风阻。奔驰CLA通过主动关闭进气格栅使风绕过进气格栅从车辆四周流过，轮包内的导流处理可以克服轮胎附近产生的乱流。底盘的空隙会使车底气流杂乱，用护板完全罩住底盘则可以使气流快速流过，车尾边缘的一些处理也可以极大程度的控制扰流。

汽车风阻系数优化过程中涉及的设计变量众多，设计变量间的藕合对风阻系数的影响并不是单个设计变量影响的简单叠加。传统的CFD仿真方法对设计者的工程经验具有很强的依赖性，通过试错的方式选出的优化方案虽然能够起到一定的效果，但是往往难以直接找到最优解，优化效率较低。正是基于这样的原因，代理模型和优化算法因其对规律的拟合能力和对最优结果的计算能力，被越来越多地应用于汽车风阻系数优化中。依据构建策略的不同，代理模型可分为静态代理模型和自适应代理模型。静态代理模型一次性获取所有样本点来构建代理模型，此后代理模型不再更新，为保证其精度往往选取较多的样本点，优化效率不高。自适应代理模型则先获取少量样木点建立初始代理模型，随后依据优化结果和加点准则增加样本点，更新代理模型，相同精度条件下，选取的样本点数量较少，优化效率较高。由于汽车流场结构复杂，呈现出高度的非线性，因此，给研究汽车风阻系数优化的问题带来很大困难，优化效率低、操作复杂，且耗时长。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)汽车流场结构复杂，呈现出高度的非线性，因此，给研究汽车风阻系数优化的问题带来很大困难，优化效率低、操作复杂，且耗时长。

(2)对于汽车的代理模型的通常采用静态代理模型，CFD方仿真测试的精度较低。

(3)针对风阻系数的优化主要依据车辆外形、改进气格栅等结构，通过叠加测试进行优化方案，改机技术点相对较少，增加后续测试的难度。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种汽车风阻系数优化设计方法。

本发明是这样实现的，一种汽车风阻系数优化设计方法，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；