基于智能算法的汽車多工況尾翼優(yōu)化.pdf

1、隨著我國高速公路網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展，汽車的行駛速度也逐漸提高，一般小汽車在高速公路上的時(shí)速普遍超過100 Km/h，從汽車空氣動力學(xué)的角度來考慮，隨著車速的提高，對汽車的氣動外形設(shè)計(jì)提出了更高的要求。研究表明，當(dāng)車輛以80 Km/h的速度行駛時(shí)，超過60％的動力輸出用來克服風(fēng)阻，超過100 Km/h時(shí)會有約80%的動力輸出用來克服空氣阻力。跑車制造商布加迪公司推出的布加迪威龍其擁有優(yōu)異的空氣動力學(xué)性能，其尾部加裝了主動尾翼以適應(yīng)汽車在高速行

2、駛和制動時(shí)對汽車不同空氣動力學(xué)性能的要求，本文以此為基礎(chǔ)來研究主動尾翼對普通家用汽車空氣動力學(xué)性能的影響。本文的主要內(nèi)容分為三大部分：
　　一、尾翼的優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用準(zhǔn)均勻有理B樣條曲線對NACA6412翼型進(jìn)行描述，最終運(yùn)用遺傳算法進(jìn)行二維翼型的優(yōu)化，優(yōu)化目標(biāo)為阻力最小負(fù)升力最大。優(yōu)化結(jié)果表明采用準(zhǔn)均勻 B樣條有理曲線比原始翼型的升力系數(shù)提高10.47%，升阻比提高18.9%，因此說明該優(yōu)化方法是可行有效的；
　　二、某階背

3、式汽車數(shù)字模型的建立，對其外流場進(jìn)行仿真分析并對其縮比例模型進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)，驗(yàn)證了數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性；
　　三、尾翼的安裝位置的優(yōu)化，尾翼安裝位置優(yōu)化的變量有尾翼的攻角R、離車身表面高度 Z、沿車輛行駛方向的位置 X、以及車速 VE。將前面優(yōu)化的二維翼型進(jìn)行拉伸成三維并根據(jù)汽車尾部流場進(jìn)行改進(jìn)，最后優(yōu)化該尾翼的最佳位置。
　　最后通過對仿真的數(shù)據(jù)的處理分析得出如下結(jié)論：在尾翼處于小攻角的時(shí)候尾翼的攻角對汽車阻力系數(shù)和升力系數(shù)的影

4、響最大；而制動工況下（尾翼處于大的負(fù)攻角時(shí)）氣動阻力系數(shù)和升力系數(shù)對攻角的敏感度下降，對尾翼離車身高度的敏感度增加,車速對阻力系數(shù)和升力系數(shù)影響較小。
　　當(dāng)今自動擋汽車普遍具有D擋和S擋，因此將汽車在D擋行駛的時(shí)候稱為經(jīng)濟(jì)工況、S擋行駛的時(shí)候稱為運(yùn)動工況、汽車制動時(shí)稱為制動工況。根據(jù)以上結(jié)論忽略車速對汽車阻力系數(shù)和升力系數(shù)的影響，且最終得到了三種工況下的優(yōu)化結(jié)果。（1）在經(jīng)濟(jì)工況下整車阻力系數(shù)降低2.52%，升力系數(shù)從0.114

5、3降為0.0022，降幅達(dá)95.61%；（2）在運(yùn)動工況下希望升力系數(shù)低于-0.2同時(shí)阻力系數(shù)最小，得到在阻力系數(shù)僅增加7.3%的情況下，升力系數(shù)降低218.2%，從最初的0.1143到-0.202；（3）在制動工況下目標(biāo)是阻力和負(fù)升力造成的總阻力最大，其阻力系數(shù)增幅達(dá)117.6%，負(fù)升力系數(shù)增幅達(dá)500%。
　　本研究為自動尾翼對汽車空氣動力學(xué)性能的影響進(jìn)行了探索性研究，為汽車自動尾翼的優(yōu)化安裝提供了重要參考，對自動尾翼在普通汽