基于近似模型的集装箱半挂车导流罩的形状优化.pdf

汽车
程
2011年(第33卷)第]期
Automotive Engineering
2011(Vol.33)No.1
2011009
基于近似模型的集装箱半挂车导流罩的形状优化
龚旭,谷正气,李振磊,贾新建
(湖南大学,汽车车身先进设计制造国家重点实验室、长沙410082)
[摘要]探讨了一种结合CAD、CFD软件和近似模型的集装箱半挂车导流罩形状优化方法。为了减少集装箱
半挂车的然油消耗量,以最高车速30m/s行驶下集装箱半推车的阻力系数最小为目标,以描述导流罩形状的4个参
数 height、 length、 radius和 stretch为设计变量,对导流罩进行优化。结果表明近似模型方法能很好地取代实际的仿
真过程进行优化,导流罩优化后集装箱半挂车的阻力系数降低了9.73%。
关键词:集装箱半挂车;导流罩;形状优化;拉丁方算法; Kriging模型;多岛遗传算法
Shape Optimization of Wind Deflector in Container
Semitrailer Based on Approximate Mod
Gong Xu, Gu Zhengqi, Li Zhenlei Jia Xinjian
Hunan University, State Key Laboratory of Adraneed Design and Manufacturing for Vehicle Body, Changsha 410082
Abstract A shape optimization method combining CAD, CFD and approximate model technique for the
wind deflector of container semi-trailer is investigated. For reducing the fuel consumption of container semi-trailer
the shape of wind deflector is optimized with minimizing the drag coefficient of container semi-trailer at highest speed
30m/s as objective and the four parameters height, length, radius and stretch describing the shape of wind deflector
as design variables. The results show that the approximate model technique can well replace the real process of
ulation in optimization, and the drag coefficient of container semi-trailer with optimized wind deflector reduces b
9.73%
Keywords: container semi-trailer; wind deflector; shape optimization; Latin cube algorithm; Kriging
model; multi-island genetic algorithm
辆的燃油经济性十分有效。
安装导流罩的目的是改善车头上方的气流状
态,从而有效减小气动阻力。在集装箱半挂车上安
集装箱半挂车通常在高速公路上行驶,最高车装适当的导流單可以很好地降低集装箱半挂车的气
速大约为30m/s,其用于克服气动阻力的燃油消耗动阻力系数り
量的比例占50%以上。假设该集装箱半挂车质量
以多岛遗传算法(muli- island genetic algorithm
为30t,平均时速为22m/s,每年行驶里程为10万MIGA)为优化设计工具,以最高车速30m/s行驶条
km,等速百公里油耗为30L,则阻力系数值每降低件下集装箱半挂车的阻力系数为优化目标,采用实
5%,每年可节约燃油1329.15L。由于汽车的行驶验设计法( design of experiment,DOE)对设计变量进
速度越高,用于克服气动阻力的燃油消耗量就越大,行敏感度分析,在此基础上建立了相关的近似模型
因此,通过降低集装箱半挂车的气动阻力来改善车( approximate model),分析了近似模型与实际仿真结
*国家自然科学基金(50975083)、湖南省科技攻关计划重点项目(06FJ2001)、教育部长江学者与创新团队发展计划
(531105050037)和湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室自主课题项目(60870001)资助。
原稿收到日期为2010年1月4日,修改稿收到日期为2010年4月14日。