基于智能算法的汽车气动外形参数多目标优化

为了对汽车外形进行优化设计,利用CFD软件与智能算法相结合的方法,以在天窗微开高速行驶状态下的汽车为优化的对象,选取气动阻力最小、气动升力为0、天窗后缘压强最小为`优化目标,以汽车关键外形参数为设计变量,对汽车气动外形进行多目标优化设计.同时,应用了数据挖掘技术评价设计变量与3个目标函数的影响关系,选取优化后的最佳关键参数制作汽车模型并进行风洞试验验证.研究结果表明:通过遗传算法优化的车身外形,在其他设计目标满足要求的条件下成功地将阻力系数降低了9.5%,并通过风洞试验验证了该智能算法结果的准确性.基于智能算法的汽车气动外形设计具有指导意义与实际应用价值,为汽车气动外形的多目标优化设计提供了一种高效、精确、可靠的先进优化方法.     

汽车进气格栅多目标优化设计

基于kriging模型和NSGA-Ⅱ算法,采用多目标优化设计的方法研究了进气格栅对汽车气动性能和发动机舱散热性能的影响,并通过数据挖掘技术研究设计变量与目标函数间的影响机制。进气格栅优化变量有3个:格栅倾角、格栅条数量和格栅条宽度。优化目标为汽车的气动阻力系数、气动升力系数以及进入发动机舱的气流质量流量。通过总变差分析和自组织映射图分析,得出了各设计变量对不同目标的影响程度以及变量与目标之间和目标与目标之间的相互关系。最后对比分析了优化后的模型和原始模型的气动性能和发动机舱散热性能。     

热冲压成形工件冷却效果仿真研究

在热冲压加工过程中快速冷却高温成形件是一个关键问题。在加工模具中分别布置了2种不同的冷却水管:一种是光滑管,另一种是在光滑管内增加横挡板。通过对2种冷却方案的数值模拟,得到了2种方案工件的冷却效果,以及不同冷却管中冷却液的流动和换热情况。结果显示:内横槽管对工件的冷却效果要明显优于光滑管,其换热能力更强;当保压时间为10 s时,工件的平均温度比使用光滑管进行冷却时低12 K,对热冲压过程冷却水管的设计有重要的参考意义。     

汽车空调出风口气流均匀性对冷却性能的影响

采用计算流体力学(CFD)的方法,研究了汽车空调出风口处气流均匀性对冷却性能的影响及其原因。考虑了太阳辐射和人体散热对流场的影响,模拟了2种流量相同而均匀性不同的冷却气流对车室的降温过程。通过对比2种冷却气流的冷却时间、流场组织和温度分布情况,发现均匀性好的冷却气流对车室的冷却性能更好,而且更有利于改善人体热舒适性。结合淹没紊动射流理论,从流体力学的角度分析讨论了产生这种不同冷却效果的原因。     

基于遗传算法的某汽车外形空气动力学优化

汽车外形气动优化设计属于多目标优化设计的领域。多目标优化的根本是寻找约束条件下的最优解集即Pareto解集。首先建立某轿车的简化模型并参数化汽车的前部翘角(angle 1)、前风窗角(angle 2)、后风窗角(angle 3)和尾部上翘角(angle 4),通过拉丁超立方取样得出一组样本点,再利用FLUENT软件对该组样本进行模拟计算,得出气动阻力和升力。用遗传算法对该组结果进行数据迭代,找出Pareto解集,由此得出该款汽车具有最佳气动性能时的角度组合。     

叶片倾角对液力缓速器内流场的影响分析

基于 CFD 软件平台,利用滑移网格的方法,将液力缓速器定子和转子之间的接合面命名为网格分界面（interface）,用它来传递不同子域间的工作液的流动信息。采用了 RNG k-ε模型和 SIMPLEC 算法对不同叶片倾角的液力缓速器进行三维数值模拟和分析,得到了缓速器内部流场的压力及速度分布云图,进一步对制动力矩进行比较。结果表明：叶片倾角在36°到51°的范围里,随着叶片倾角的逐渐增大,制动力矩逐渐增加大;当叶片倾角增大到43°后,制动力矩开始逐渐减小。     

基于Ahmed模型的外流场数值模拟

使用几种常见的湍流模型,应用Fluent软件对后背倾角为25°的Ahmed模型外流场进行稳态数值模拟,将结果与已有相关文献中的试验数据进行对比,找出最适合进行稳态模拟的湍流模型。采用DES(分离涡模拟)法对Ahmed模型外流场进行瞬态数值模拟,并将结果和稳态模拟进行比较。结果表明:在时均值方面,DES法和RANS(雷诺时均模拟)法差别不大;但在捕捉尾部含能结构方面,DES方法更有优势,能更好地反映类车体的尾流特征。     

轮毂电机独立驱动电动汽车线性时变模型预测主动安全控制

为解决轮毂电机独立驱动电动汽车的主动安全控制和参数估计问题,提出自适应质心侧偏角观测器和基于线性时变理论的模型预测横摆稳定控制策略。首先,建立指数型的滑模观测器识别质心侧偏角,并利用闭环侧向力积分算法消除观测器的稳态误差。然后,引入线性时变理论(Line-time varying,LTV)构建轮胎的准线性模型,并基于此设计横摆稳定系统的模型预测控制器(Model predictive controller,MPC)。为减少控制器的计算负担并提高系统的瞬态响应,采用Laguerre网络拟合全时域的预测控制序列。通过求解具有不等式约束的二次规划函数,获取所需要的外部横摆力矩,并将其分配至4个轮毂电机。数值仿真和实车试验结果表明,提出的自适应滑模观测器可以精确地观测质心侧偏角,具有很强的鲁棒性;提出的横摆稳定控制器可以解决轮胎的非线性饱和问题,进一步提高车辆的主动安全性。     

预喷射参数对柴油机性能的影响

以高压共轨系统柴油机为研究对象，利用流体动力学仿真软件FLUENT，研究了喷射参数变化对发动机的排放性能和缸内流场的变化规律。结果表明：在一定的预喷油量下，随着预喷射和主喷射间隔角的增加，预喷射燃油燃烧开始较早，缸内压力升到峰值的时间越早，NO的排放量越低。在固定喷射和主喷油的间隔角时，随着预喷射量的增加，气缸压力升高的速度越快，释放的热量越多，NO排放越高，Soot排放量则会先增加，然后减少。     

静气动弹性影响下带小翼汽车尾翼的设计与优化

翼尖小翼能利用机翼翼尖产生的三维绕流为机翼提供额外的升力和前进的推力,其独特的作用机理同样适合用在汽车尾翼上。由于汽车的尾部流场与航空器有较大差别,使传统的航空器翼型很难满足汽车用翼尖小翼的设计需求,同时翼尖小翼的附加会使尾翼翼面因额外的弹性变形而产生新的气动载荷分布,这就需要对车用翼尖小翼进行设计和优化。首先,利用准均匀B样条曲线来拟合翼型,再对拟合的翼型进行小翼的三维参数化建模,最后,使用双向流固耦合的分析方法来考虑静气动弹性对附加了小翼的汽车尾翼的实际影响,并在三维流场中通过数值仿真的手段对小翼翼型及其形状参数进行优化设计。最优样本进行了风洞试验验证和比较,结果说明仿真具有较高的模拟精度,同时风洞试验与数值仿真的结果表明:翼尖小翼通过优化设计能为安装有普通尾翼的汽车带来额外下压力的同时减小其气动阻力;相较于刚性翼,考虑静气动弹性的新型尾翼,其最优解集有使汽车模型的升力系数增加而阻力系数减小的趋势。