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基于智能算法的汽车多工况尾翼优化
| 论文题名： | 基于智能算法的汽车多工况尾翼优化 |
| 关键词： | 汽车空气动力学;数值模拟;汽车尾翼;智能算法;外形设计;尾翼优化 |
| 摘要： | 随着我国高速公路网络的高速发展，汽车的行驶速度也逐渐提高，一般小汽车在高速公路上的时速普遍超过100 Km/h，从汽车空气动力学的角度来考虑，随着车速的提高，对汽车的气动外形设计提出了更高的要求。研究表明，当车辆以80 Km/h的速度行驶时，超过60％的动力输出用来克服风阻，超过100 Km/h时会有约80%的动力输出用来克服空气阻力。跑车制造商布加迪公司推出的布加迪威龙其拥有优异的空气动力学性能，其尾部加装了主动尾翼以适应汽车在高速行驶和制动时对汽车不同空气动力学性能的要求，本文以此为基础来研究主动尾翼对普通家用汽车空气动力学性能的影响。本文的主要内容分为三大部分： 一、尾翼的优化设计，采用准均匀有理B样条曲线对NACA6412翼型进行描述，最终运用遗传算法进行二维翼型的优化，优化目标为阻力最小负升力最大。优化结果表明采用准均匀 B样条有理曲线比原始翼型的升力系数提高10.47%，升阻比提高18.9%，因此说明该优化方法是可行有效的； 二、某阶背式汽车数字模型的建立，对其外流场进行仿真分析并对其缩比例模型进行风洞试验，验证了数值模拟的准确性； 三、尾翼的安装位置的优化，尾翼安装位置优化的变量有尾翼的攻角R、离车身表面高度 Z、沿车辆行驶方向的位置 X、以及车速 VE。将前面优化的二维翼型进行拉伸成三维并根据汽车尾部流场进行改进，最后优化该尾翼的最佳位置。 最后通过对仿真的数据的处理分析得出如下结论：在尾翼处于小攻角的时候尾翼的攻角对汽车阻力系数和升力系数的影响最大；而制动工况下（尾翼处于大的负攻角时）气动阻力系数和升力系数对攻角的敏感度下降，对尾翼离车身高度的敏感度增加,车速对阻力系数和升力系数影响较小。 当今自动挡汽车普遍具有D挡和S挡，因此将汽车在D挡行驶的时候称为经济工况、S挡行驶的时候称为运动工况、汽车制动时称为制动工况。根据以上结论忽略车速对汽车阻力系数和升力系数的影响，且最终得到了三种工况下的优化结果。（1）在经济工况下整车阻力系数降低2.52%，升力系数从0.1143降为0.0022，降幅达95.61%；（2）在运动工况下希望升力系数低于-0.2同时阻力系数最小，得到在阻力系数仅增加7.3%的情况下，升力系数降低218.2%，从最初的0.1143到-0.202；（3）在制动工况下目标是阻力和负升力造成的总阻力最大，其阻力系数增幅达117.6%，负升力系数增幅达500%。 本研究为自动尾翼对汽车空气动力学性能的影响进行了探索性研究，为汽车自动尾翼的优化安装提供了重要参考，对自动尾翼在普通汽车上的应用具有重要意义。 |
| 作者： | 黄顺巧 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 赖晨光 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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