[發明專利]一種汽車風阻系數優化設計方法

有效

• 申請號: 202110494769.3
• 申請日: 2021-05-07
• 公開（公告）號: CN113204880B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 邱霖;雷聲熙;湯平
• 申請（專利權）人: 重慶科創職業學院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/15;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京國坤專利代理事務所(普通合伙) 11491
• 代理人: 張國棟

1.一種汽車風阻系數優化設計方法，其特征在于，所述汽車風阻系數優化設計方法，包括：

步驟一，基于流動優化設計，確定前后流動的相互干擾參數和車整體數據，建立相應的汽車模型；

步驟二，根據確定的汽車風阻數據，分別對車頭、平地板、上部車身部分、車尾、冷卻系統進行改進，并建立對應的模型；

步驟三，基于多方面的設計要素，綜合優化汽車的風阻系數，通過對模型的受力分析，確定設計與實際風阻測試之間的誤差性；

步驟四，根據相應的誤差，分別對車頭、平地板、上部車身部分、車尾、冷卻系統進行修正；

所述汽車模型建立的具體過程為：

將相關參數數據代入算法，建立相應的算法程序；

輸入相關參數數據以自動生成模型建模方法，汽車模型建模過程中的一定規律性；

將建模過程寫入算法程序，通過輸入曲面和參數自動生成相應的汽車模型；

所述車頭模型的建立過程為：

在Grasshopper中，載入點“Point”運算器，然后在Rhino界面中；根據汽車模型的車頭形狀建立9個控制點，并分別將9個控制點拾取進點“Point運算器，接著在Grasshopper界面中，導入滑塊運算器；

“Number?slider”中，對比Rhino界面中車頭的各個點位的位置進行調整，選擇“Numbercurve”運算器，分別將前引擎蓋的四個邊的各個點進行連接；

導入運算器Unit?x，將“Unit?x”運算器與‘Extrude”運算器相連；使得曲線根據相應的數據來變化車頭的寬度，得到車頭的參數化模型建立；

所述步驟三中，模型的受力分析的具體過程為：

設氣動阻力系數C_D為：

其中，F_X為氣動阻力，ρ空氣密度，v_r汽車與空氣相對速度，A汽車的正投影面積；

氣動力矩系數為：

其中，L為汽車特征長度即軸距；

氣動阻力為：

其中，x為受力方向；

所述步驟二中，車頭的改進包括在保證進氣格柵處于高壓區的條件下，增加車頭的負壓區域；車頭兩側建立和車身側部平行的流動；減少并理順前下車體的流動，避免氣流對前輪的側向沖擊；

所述步驟二中，車尾利用平衡尾流并降低尾流損失，車尾從風阻角度優化擴散器和行李箱蓋板以平衡尾流；調整行李箱蓋板和尾燈之間的曲率變化，降低尾部四周的絕對速度及不同位置的速度差異；

所述步驟二中，冷卻系統包括通過格柵后側導風通道的開閉調節，使不同工況下換熱器內外流的溫差均能達到最大，以降低所需冷卻氣流流量；冷卻氣流的部分排氣進入前輪輪腔；使用主動格柵，并優化不同格柵開閉的效果；

所述步驟二中，平地板對車輪周圍的流動進行優化，使前方來流盡量平行于前輪，而后輪處于前輪形成的尾流之中；

所述步驟二中，上部車身曲面處理過程為：

通過兩兩曲面相交以及三塊及以上曲面相交的車身曲面參數修改方法，依次對整車曲面參數進行修改；

并對各曲面相鄰部位進行剪切，得到新的邊界線；

接著將新的邊界線兩兩進行混接，通過曲線混合的方式得到新的曲面。

2.如權利要求1所述汽車風阻系數優化設計方法，其特征在于，所述步驟二中，車頭減少不必要的流動分離，為車身中后部創造來流條件；

由于底部的氣流速度快，不同方位的氣流之間的相互作用強，進行綜合全局設計。

3.如權利要求1所述汽車風阻系數優化設計方法，其特征在于，所述步驟二中，冷卻系統保持最低的冷卻流量需求并控制出流位置。

4.如權利要求1所述汽車風阻系數優化設計方法，其特征在于，所述步驟二中，上部車身包括車前臉曲面、前引擎蓋曲面、前車燈曲面、車前臉側部曲面、后備箱曲面；

上部車身包括足夠傾斜的前、后風擋角度，并優化A柱和C柱的曲率以減小渦流；降低造型面和側窗之間的臺階，減小大燈和尾燈附近的間隙和臺階；將高位剎車燈內置，避免對流動的干擾。

5.如權利要求1所述汽車風阻系數優化設計方法，其特征在于，所述兩兩曲面相交以及三塊及以上曲面相交的車身曲面參數修改方法，具體過程為：

曲面通過Grasshopper的“Extrude”運算器對曲面進行修剪并得到新的邊界；

通過“NURBS?Curve”運算器進行新的混接曲線的建立。