车辆仿生结构气动特性分析与优化

倪捷¹，刘志强¹，秦洪懋²，范秦寅³

1. 江苏大学汽车与交通工程学院2. 清华大学汽车安全与节能国家重点实验室3. 大阪大学工学部

摘 要：以Ahmed车辆为研究对象,采用CFD数值模拟的方法,研究非光滑棱纹仿生结构对车辆空气动力学特性的影响。对不同行驶速度下原车尾涡速度矢量分布以及升阻力系数的仿真计算,并根据风洞试验结果验证数值模拟的有效性。在原车尾部设计非光滑棱纹仿生结构,以阻力系数和升力系数为优化设计目标函数,以仿生结构的几何尺寸,空间布置尺寸,以及行驶车速作为设计变量,建立Kriging近似模型,并采用多目标遗传算法进行带有棱纹仿生结构的Ahmed车辆模型优化分析。经CFD验证,优化后的带有棱纹仿生结构的Ahmed车辆模型阻力系数降幅约为5%,升力系数降幅约为29.35%,能够起到显著的减阻增稳效果。计算结果也表明,建立的Kriging近似模型的误差为2%左右,可信度较高。

关键词：仿生;计算流体力学;气动特性;优化;