輕卡貨箱優(yōu)化設計

馬悅馨

摘 要 本文基于對模型的流場特性分析，結合拉丁超立方設計方法和最小二乘法創(chuàng)建響應面模型，之后探究并分析了混合整型優(yōu)化法，對參數進一步優(yōu)化處理，并將優(yōu)化后與原型設計進行對比分析，表明整個車量氣動阻力在不斷減小，足以說明這種方法對于提高整車空氣動力學性能具有十分重要的意義，為輕卡貨箱優(yōu)化設計提供了重要依據。

關鍵詞 輕卡 貨箱 設計

中圖分類號：U469.2 文獻標識碼：A

輕卡是載類貨車的一種類型，根據車型分類，卡車的最大涉及總質量必須要小于3.5噸，近年來，隨著計算流體力學的廣泛應用，為輕卡貨箱優(yōu)化設計提供了重要依據。本文以計算流體力學為基礎，建立模型并研究其外部流場結構，最終采用混合整型優(yōu)化法對輕卡貨箱進行了外形優(yōu)化設計，具體探究了輕卡貨箱與輕卡駕駛室之間的間隙，車廂高出駕駛室的高度，在滿足輕卡制造要求的前提下，使得汽車空氣阻力最小，提升了輕卡貨箱的設計水平和質量，推動我國載貨車的設計和制造水平不斷提升。

1模型建立

文中對輕卡貨箱模型進行建立時，采用的是CATIA軟件建立三維 CAD模型，以較少的成本，將車身結構進行簡化，并且最終要保證計算的結果正確、可靠。因此，在模型設計和建立中，要設置好具體的計算參數，當汽車以每小時80公里的速度行駛時，在正前方的氣流作用下，要保證汽車的前臉、車軸正面、車輪以及車廂高出駕駛室的部分形成一種正壓區(qū)，這就形成了汽車在正常行駛過程中的空氣阻力，此外，研究汽車在行駛中的氣動阻力，由汽車前臉的過渡區(qū)和前擋風玻璃到車頂的過渡區(qū)，當出現流速過大時，在過度區(qū)就產生了在附著和氣流分離，總體來說，影響輕卡車廂設計主要是車廂高出駕駛室的高度和車廂與駕駛室的距離，只有設計好這兩大方面，才能最大程度減少空氣阻力和氣動阻力，此外，在設置好相關參數后，還要建立響應面模型，基于響應面法的作用下，通過近似構造一個能夠明確表達形式的多項式，在對多個變量影響因素進行綜合分析和研究后，最終達到優(yōu)化設計的目的，提高輕卡貨箱設計的科學性和安全性。

2樣本設計

為了提高輕卡貨箱樣本設計的有效性，在設計過程中必須要選擇好目標函數，確定出試驗因子和目標函數之后，采集到所需要的樣本數據，以此來建立應面模型。設計人員具體選擇一種快速、經濟且高效的試驗設計方法，文中具體采用拉丁超立方設計，這種設計方法的優(yōu)越性表現在：對水平值分級寬松，有效的空間填充能力，減少了試驗的次數。根據拉丁超立方設計得到設計變量后，需要對設計好的模型進行修改和完善。設計人員依據迭代計算進一步優(yōu)化設計結果，當輕卡貨箱的高度越小時，其設計越合理，此外，針對貨箱和輕卡駕駛室之間的距離，一般要保持一定的間隙，提高樣本設計的合理性。

3優(yōu)化設計結果

根據上述設計參數值和設計模型，修改和完善輕卡貨箱的高度和貨箱與駕駛室之間的距離，當貨箱的高度降低時，氣流流動不會被阻礙，氣流一般通過貨箱的上方順利流過，這樣就大大降低了空氣的阻力，且不會產生二次分離，另外，在研究貨箱與輕卡駕駛室之間的距離時，由于駕駛室的形狀是上窄下寬，這時候在設計時要將兩側氣流流到貨箱，且之間要存在一個過度區(qū)域，其目的是輕卡貨車在正常行駛中，減少空氣的阻力，確保氣流順利通過?？傊?，在對輕卡貨箱進行優(yōu)化并設計時，重點把握好輕卡貨箱與輕卡駕駛室之間的間隙和車廂高出駕駛室的高度。使得汽車空氣阻力最小。

4結語

綜上所述，為了提高整車空氣動力學性能，優(yōu)化CFD效率，因此，探究、分析輕卡貨箱優(yōu)化設計具有十分重要的意義。筆者通過自身多年實踐工作經驗，以及自身對貨車設計要求的了解，提出從模型建立，樣本設計及優(yōu)化設計結果具體進行，通過分析輕卡外流場特性和汽車在正常行駛下的氣動阻力，最終研究結果表明：輕卡貨箱的高度越小其設計越合理，設計人員在設計輕卡貨箱時，在滿足使用要求的前提下，可以盡可能的降低其高度，此外，可以適當加大貨箱與駕駛室之間的距離，確保氣流能夠順利流過，將二者之間的距離看作過度區(qū)域，以合適的間隙來減少空氣的阻力，希望通過本文的介紹和分析能夠進一步提升輕卡貨箱設計的合理性和科學性，不斷提升我國載貨車型設計和制造水平。

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