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汽车发动机舱内流场的数值模拟及其结构布置优化
| 论文题名： | 汽车发动机舱内流场的数值模拟及其结构布置优化 |
| 关键词： | 汽车发动机舱;流场;数值模拟;进气格栅;结构布置;多目标优化;数据挖掘 |
| 摘要： | 汽车发动机舱内流场不仅影响整车的气动阻力，还和发动机舱散热密切相关。汽车进气格栅的设计及发动机舱内结构布置对发动机舱内流场都有重大影响。本文采用了多目标优化设计的方法，通过数值模拟仿真，研究了不同进气格栅结构及发动机舱内布置对整车气动性能及发动机舱散热性能的影响，最终优化得到了比初始模型气动阻力更低和散热性能更好的设计方案。 研究模型的进气格栅采用的是较为常见的横条式进气格栅。首先，对初始模型进行数值模拟，分析了汽车发动机舱内的流场分布规律并确定边界条件的合理性。 然后，选取进气格栅的格栅条倾角A、格栅条宽度L、格栅条数量N、散热器位移D1和发动机位移D2作为优化设计变量。采用最优拉丁超立方取样方法，在各变量合适的取值范围内，随机选取了100组样本点。再对每组样本点分别进行了数值模拟仿真，得到各组样本点的气动阻力系数Cd，气动升力系数Cl，发动机舱进气流量Um，构成100组样本数据。接着对样本数据进行了数据挖掘，包括总变差分析以及自组织映射分析，得到各变量对各目标的影响大小以及影响机制。再根据样本数据建立各优化目标和变量之间的数学近似模型，保证了模型的预测误差控制在10％以内。然后在建立的数学模型基础上，利用进化算法 NSGA-II在变量的整个优化区间进行寻优预测，使气动阻力系数和气动升力系数尽量小，发动机舱进气流量尽量大。 最后对两个优化后的模型进行建模仿真，并与初始模型的压力云图和温度云图进行对比，发现优化后的模型气动阻力更低而且发动机舱散热性能也得到了改善。 本研究的意义在于给出了多目标优化设计方法在汽车空气动力学上的一种新的应用，研究结果也可以为汽车发动机舱的前期设计,包括进气格栅和发动机舱内结构布置设计提供一定的参考。 |
| 作者： | 曾宏强 |
| 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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