cca2018風(fēng)工程全文集版08車輛空氣動力學(xué)

1；1柳陽；1；1 引力學(xué)）仿真成為整車空氣動力學(xué)分析的重要工具。CFD仿真能夠使得工程師更加細(xì)致的觀察和理解流場的變化，CFD仿真工具能夠開發(fā)自動優(yōu)化設(shè)計流程以實現(xiàn)更加高效的優(yōu)化設(shè)DOE（實驗化方法在汽車領(lǐng)域獲得了長足的發(fā)展[7-8]Q5Adjoint方法的空氣動力學(xué)優(yōu)化，取得較好的降阻效果[8]AdjointRANS方程和AdjointFFD盒子進(jìn)行參數(shù)設(shè)計，最后采Adjoint方法所需要的計算資源大為減少，更加符合工Adjoint方法進(jìn)行優(yōu)化時需要嚴(yán)格控制網(wǎng)CFDSU2[9-11]對某款長安量產(chǎn)車型采用連續(xù)Adjoint方法求解風(fēng)阻的FFD盒子方法相比，采用DOE方法進(jìn)行優(yōu)化所需的計算資源和時間大為減少，符合新車數(shù)值方對于汽車外造型優(yōu)化，連續(xù)Adjoint方法通過求解氣動阻力對于局部幾何表面法線的梯基金項目：項目名稱（基金編號解RANS方程，方程形式如下。 tUFCFv tRANS方程對于不可壓縮問題需要采用人工壓縮方程進(jìn)行修正，另外，本文的計算中采用了湍流凍結(jié)假設(shè)；因此，采用兩種湍流模型，即SA模型和κ-ω模型，對湍流模型的影響進(jìn)adjoint方程并進(jìn)行敏感度的分析計算。本文中采用氣動阻力系數(shù)Cd作為目標(biāo)函數(shù)J，優(yōu)化過程可以描述如下：J(Smin)Smin

J(S 其中Smin ， 采用DOE方法進(jìn)討論與分析本文采用STARCCM+對優(yōu)化效果進(jìn)行，因此首先通過風(fēng)洞試驗對仿真結(jié)果過1千萬，對Y=0方向截面的網(wǎng)格模型如圖所示。湍流模型為K-ε兩方程模型，邊界條件采試驗和CFD仿真的氣動阻力系數(shù)誤差精度約為4%，基本符合工程需求。圖2為了設(shè)計低風(fēng)阻造型，我們需要掌握表面敏感度的分布并利用該分布進(jìn)行變形。圖3SAκ-ε兩種模型氣動阻力表面敏感度分布，從圖中可以看出兩種模型下起動格柵與前保連接的拐角處、A柱以及前擋風(fēng)玻璃與頂板連接處。此外前后輪轂和輪輞處也是域如所示，從前往后依次為機(jī)艙蓋前端，前保拐角部位，A柱以及頂部四個區(qū)域。其他敏感圖4優(yōu)化區(qū)域 機(jī)艙蓋前端；#2前保拐角；#3A柱；#4頂結(jié)果（如圖5所示，藍(lán)色部分為變形改變區(qū)域。 A柱附近負(fù)壓有一定程度的減小。而尾部靜壓分布對比較為圖6力系數(shù)降低。出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因有兩方面，首先對后視鏡單體而言，氣流速度僅在后視鏡壓力云圖11中可以看出，優(yōu)化模型后視鏡背后低壓區(qū)較小。12所示。圖中紅色線圖和藍(lán)色線圖分阻系數(shù)為0.331，相比基礎(chǔ)模型，風(fēng)阻系數(shù)降低5counts?；A(chǔ)基礎(chǔ)模優(yōu)化模Cd--

圖12結(jié)DOE方法進(jìn)行網(wǎng)格自動變形優(yōu)化。通過對比優(yōu)化前后的壓力分布，流場分布以及阻通過求解RANS方程和Adjoint方程可以獲得表面敏感度分布，高敏感度區(qū)域為引擎采用DOE5counts，局部流場得到改善。KathleenDeMarco,JamesStratton,Kevinvare,andGarryVanHouten.“TheEffectsofMassandWheelAerodynamicsonVehicleFuelEconomy”[J].SAETechnicalPaper,2017,2017-01-1533,:10.4271/2017-01-Lietz,R.,Larson,L.,Bachant,P.,Goldstein,J.etal.,"AnExtensiveValidationofanOpenSourceBasedSolutionforAutoExternalAerodynamics"[J].SAETechnicalPaper2017,2017-01-1524,:10.4271/2017-Dalessio,L.,Duncan,B.,Chang,C.,Gargoloff,J.etal.,"AccurateFuelEconomyPredictionviaaRealisticWindAveragedDragCoefficient"[J].SAEInt.J.Passeng.Cars-Mech.Syst.2017,10(1),:10.4271/2017-YuLang,HuangHua,ShaoGuangtaoandLinXiaoqing,"ysisandOptimizationofHeavy-dutyTruckExternalAerodynamicsPerformanceBasedonPowerFlow"[J].AutoSci-Tech,2016,1:38-45YangMing,"Researchofoptimizationdesignforautoaerodynamicshape"[M].JilinUniversityMaster’sthesis,2015Song,K.,Choo,K.,andMavris,D.,"ASpline-BasedModelingAlgorithmforApplicationtoAerodynamicShapeOptimizationBasedonCFDysis"[J].SAEInt.J.Passeng.Cars-Mech.Syst.10(2):2017,ZhangMing,"Researchofoptimizationdesignforauto aerodynamicshapebasedonadjointmethod"[M].WuhanUniversityofTechnologyMaster’sthesis,2015Blacha,T.,Gregersen,M.,Islam,M.,andBensler,H.,"ApplicationoftheAdjointMethodforVehicleAerodynamicOptimization"[J].SAETechnicalPaper2016-01-1615,2016, T.D.Economon,F.Palacios,S.R.Copeland,T.W.Lukaczyk,andJ.J.Alonso,"SU2:Anopen-sourcesuiteformultiphysicssimulationanddesign"[J].AIAAJournal,54(3):828-846,2016. :10.2514/1.J053813F.Palacios,etal.,"StanfordUniversityUnstructured(SU2):Anopen-sourceintegratedcomputationalenvironmentformulti-physicssimulationanddesign"[J].AIAAP