基于Adjoint方法的车辆外形空气动力学性能优化

作者姓名: 任超,周华,Tushar Jadhav

第一作者公司/机构: 上汽大众汽车有限公司

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[   由于环保法规对于汽车尾气排放和能源消耗的要求越来越严格,因此对于各大整车企业来说,提高车辆的燃油经济性成为首要任务。在此大背景下,车辆外形优化设计更加侧重于改善其空气动力学性能,特别是降低气动阻力大小。在各种外形优化方法中,adjoint优化方法基于目标函数关于几何外形的敏感性进行外形优化,由于其计算效率高、稳定性强,该方法在近些年收到广泛关注。

本文主要目的是探索adjoint方法在车辆外形优化开发过程中的应用,采用的车型为某款量产SUV。首先,进行了adjoint数值计算的网格敏感性分析,讨论了不同网格方案对于优化结果的影响;其次,根据adjoint计算得到的车身表面阻力系数敏感性分布,明确了下一步需要改型的局部区域,分别是后视镜、A柱、前扰流板以及尾灯,然后针对各区域分别进行了造型优化;此外,通过定常和非定常流场求解共同验证adjoint方法的优化效果。定常数值计算用于adjoint优化过程中涉及的流场求解,对于优化前后车辆的阻力系数改善效果验证,通过定常与非定常相结合的方法,从流场结构角度分析了阻力优化的原因。从定常数值计算(RANS)结果来看,整体阻力系数降低8 count,从非定常数值计算结果来看,优化后车辆的阻力系数降低10 count。最终,优化后的后视镜和前扰流板造型还通过整车风洞试验验证了减阻效果。

本文评估了adjoint方法在车辆空气动力学性能优化方面的高效性,为后续广泛用于项目初期车辆外形优化提供了参考。

[ 关键词车辆外形优化;adjoint;减阻;数值计算;风洞试验

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