【正文】 勻網(wǎng)格法也常用于點云數(shù)據(jù)的稀疏處理。這類軟件的共同特點是：點、面轉(zhuǎn)換功能十分強大，但實體設(shè)計功能卻 遠不如 UG、 Pro／ E等。由于 UG 軟件本身的這些優(yōu)勢使它普遍的運用于汽車的設(shè)計過程中。其建模技術(shù)結(jié)合了傳統(tǒng)建模和參數(shù)化建模的優(yōu)點，采用尺寸驅(qū)動技術(shù)，具有全相關(guān)的參數(shù)上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 面包車車身 造型的改進設(shè)計 20 化功能，是一種“復(fù)合建?！惫ぞ?。這樣，你在對產(chǎn)品中某一零件進行修改時就無需考慮對其他零件所造成的影響了，從而大大地提高了設(shè)計的效率，縮短了設(shè)計時間。 (3)減輕了設(shè)計人員的勞動強度，改善了工作環(huán)境和勞動條件。 計算機輔助車身設(shè)計開發(fā)從初始的概念設(shè)計、幾何造型設(shè)計、車身結(jié)構(gòu)設(shè)計及分析直到生產(chǎn)準(zhǔn)備階段的沖模設(shè)計都在計算機中利用專門的或通用的軟件進行?？梢灶A(yù)見，未來汽車的造型將更 為平滑、流暢、富有個性，甚至個人提出外形，如模仿寵物、憑空虛幻等。 空氣動力學(xué)研究工作 仿真主要應(yīng)做以下幾方面工作 ： (1)研究先進的幾何建模和網(wǎng)格生成技術(shù)以及網(wǎng)格特征對解題精度、收斂性及穩(wěn)定性的影響。 (1)用專家系統(tǒng)工程方法提升前人風(fēng)洞試驗、實車道路測試、數(shù)字仿上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 面包車車身 造型的改進設(shè)計 16 真和理論研究成果，該成果以數(shù)據(jù)庫形式，實現(xiàn)可供計算機提取的知識平臺。仿真采用к ε 湍流模型， STARCD計算共用 8O萬個非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格， FIDAP共用 19萬個結(jié)構(gòu)格。 ③通過熒光添加劑噴霧法和水流模擬法進行流動模擬試驗，以及用高速攝影法對雨水和灰塵流動特性進行印證。在設(shè)計和改進汽車時，作出相應(yīng)的模型或?qū)嵨?，并放入風(fēng)洞進行空氣動力學(xué)測試。其中縱向氣動力是最大的空氣阻力，并受制于空氣阻力系數(shù)。 6O年代初，英國人 white通過風(fēng)洞實驗提出了估算空氣阻力系數(shù)的方法。從美學(xué)觀點出發(fā)，汽車造型一個是以其外在的感性形式所呈現(xiàn)出的形式美或藝術(shù)美，另一個是以其內(nèi)在的理性形式所呈現(xiàn)出的技術(shù)美或科技美。在追求個性、高效的今天，外形及其關(guān)聯(lián)的氣動阻力依然受制于高速安全性、經(jīng)濟性、操縱穩(wěn)定性。 (6)楔型汽車。如美國克萊斯勒公司生產(chǎn)的小客車，采用了流線型的車身外形，宣告了汽車造型新時代的開始。在汽車造型方面，沒有專門的設(shè)計人才，汽車外形基本上沿用了馬車的造型。自動化、智能化、多功能將成為 21世紀(jì)汽車發(fā)展的新趨勢?？諝鈩恿W(xué)性能越來越被重視，以低阻物體為出發(fā)點、減小正投影面積、追求楔型風(fēng)格和表面平滑化等，而且計算流體動力上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 面包車車身 造型的改進設(shè)計 9 學(xué) (CFD)必將給汽車空氣動力學(xué)以新的面貌。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 面包車車身 造型的改進設(shè)計 8 1 汽車空氣動力學(xué)與車身造型 的 研究 概述 汽車車身研究任務(wù) 現(xiàn)代汽車凝聚近百年人類工業(yè)文明的全部成果，成為“改變世界的機器”。本課題就是使用 UG 進行車身造型設(shè)計的。由于直接的感官知覺對感覺產(chǎn)生強烈的影響，外形美往往早在評價產(chǎn)品技術(shù)特性之前就決定了人們對一個產(chǎn)品的取舍，其造型設(shè)計在汽車的開發(fā)中起著關(guān)鍵的作用。除產(chǎn)品的技術(shù)性能和質(zhì)量外，車身造型設(shè)計所產(chǎn)生的美觀外形會引發(fā)人們的購買欲望，這就是制造商開發(fā)產(chǎn)品的最終目的。在幾大車種中，乘用車的發(fā)展尤其引人關(guān)注，市場上新車的品種在不斷更新，家庭轎車的擁有量正快速增長，人們購車?yán)砟钍走x是外形款式，其次是性價比。上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 面包車車身 造型的改進設(shè)計 1 提供全套畢業(yè)論文，各專業(yè)都有 摘 要 和汽車發(fā)展一樣，汽車車身發(fā)展也歷經(jīng)了結(jié)構(gòu)、性能、外形、安全節(jié)能與環(huán)保四個發(fā)展階段。所以現(xiàn)代汽車造型在汽車工業(yè)中已經(jīng)成為產(chǎn)品競爭的重要手段。 車身造型是車身設(shè)計中最具創(chuàng)造性的工作，是工程設(shè)計與美工設(shè)計的完美結(jié)合的產(chǎn)物。汽車設(shè)計工作中，與該產(chǎn)品個性有關(guān)的造型設(shè)計部分，必須經(jīng)過深思熟慮，并在汽車著手開發(fā)之前就應(yīng)清楚地確定出來，而在其后的設(shè)計中，為適應(yīng)所有其它技術(shù)領(lǐng)域的要求和解決方案所需的折衷，可以改變許多細(xì)節(jié)，但不應(yīng)改變設(shè)計構(gòu)思的 基本描述?，F(xiàn)代車身設(shè)計程序如圖 所示。和汽車發(fā)展一樣，汽車車身發(fā)展也歷經(jīng)了結(jié)構(gòu)、性能、外形、安全節(jié)能與環(huán)保四個發(fā)展階段。 (3)美學(xué)準(zhǔn)則 汽車造型的目的是以其外形的美去吸引和打動觀者，使其產(chǎn)生擁有這種車的欲望汽車造型涉及科學(xué)和藝 術(shù)兩大方面。車身也在其中，諸 如表面清潔技術(shù)、表面采光技術(shù)、車身材料減阻技術(shù)等。 (2)箱型汽車。當(dāng)時流線型車身的代 表是德國大眾公司的“甲殼蟲”汽車。在魚型汽車的基礎(chǔ)上，將車身整體向前下方傾斜，將車身尾部截短并如刀切一樣平直，這種造型能有效地克服升力，改善汽車行駛穩(wěn)定性。 (2)細(xì)部造型 現(xiàn)代轎車的外形一般用圓滑流暢的曲線去消隱車身上的轉(zhuǎn)折線。一般的美學(xué)法則包括：比例與尺寸、對稱與均衡、穩(wěn)定與輕巧、節(jié)奏與韻律、統(tǒng)一與變化、調(diào)和與對比、主從與重點、比擬與聯(lián)想、單純與風(fēng)格等。到 7O年代，汽車空氣動力學(xué)才真正成為一門獨立學(xué)科。 2O世紀(jì) 5O年代至 7O年代，空氣阻力系數(shù)維持在 ． 6之間。 國內(nèi)外大型汽車制造公司不惜耗費巨資建造汽車試驗風(fēng)洞，見表 1所示 美國通用汽車公司研制出 4500kW、葉片直徑 裝置。 ④通過肥皂泡法、絲帶法和煙流法，對發(fā)動機室和駕駛室內(nèi)的氣流流態(tài)進行試驗印證。計算出的車身前部、車底、地面和中心對稱面上壓力分布均與試驗結(jié)果吻合較好；橫截面的速度矢量分布、縱向渦量、總壓損失等也與風(fēng)洞試驗結(jié)果基本一致。 (2)開展新的風(fēng)洞或者道路空氣動力學(xué)特性測試，給出氣動力、氣動力矩、汽車內(nèi)外三維流場、泥垢附著、雨水灰塵流動等動力學(xué)研究成果。 (2)旋渦分離流動是汽車?yán)@流場中不可避免的流動現(xiàn)象，應(yīng)尋求更準(zhǔn)確的物理描述模型。從空氣動力學(xué)出發(fā)外形設(shè)計也不會千篇一律，正如鳥和魚都是流線型的，但我們并不會搞混金絲雀和禿鷹、金魚和鯊魚一樣，只要不違反國家標(biāo)準(zhǔn)，不影響市容市貌，什么外形的汽車都有可能出現(xiàn)。 車身開發(fā)中采用 CAD/CAM 技術(shù)將會帶來傳統(tǒng)方法無可比擬的優(yōu)點，主要表現(xiàn)在： (1)提高了設(shè)計精度。 (4)可以很方便地將造型設(shè)計結(jié)果用于強度、剛度有限元分析計算以及碰撞安全性分析，也可以比較方便地對所設(shè)計車型進行空氣動力學(xué)模擬。據(jù)通用公司統(tǒng)計，該公司運用了 WAVE技術(shù)后對整車進行一次修改時間只需 40 分鐘左右，這在過去是不可想象的。應(yīng)用 UG的建模功能，設(shè)計工程師可快速進行概念設(shè)計和詳細(xì)設(shè)計，交互建立和編輯各種復(fù)雜的零部件模型。 采用 WAVE技術(shù)，當(dāng)某個總體參數(shù)改變后，產(chǎn)品會按照原來設(shè)定的控制結(jié)構(gòu)、幾何關(guān)聯(lián)性和設(shè)計準(zhǔn)則，自動地更新產(chǎn)品系統(tǒng)中每一個需要改變的零件，并確保產(chǎn)品的設(shè)計意圖和整體性。由此可見，利用非接觸三維掃描技術(shù)進行汽車車身造型設(shè)計常用且有效的方法是：先用Surfacer或 RapidForm等軟件將點云轉(zhuǎn)換為曲面，再用 UG或 Pro／ E將其轉(zhuǎn)換成三維實體。由于均勻網(wǎng)格法只是均勻地選中其中的部分點，而不考慮被測物體的表面形狀特征，因此僅適合于簡單零上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 面包車車身 造型的改進設(shè)計 22 件表面的快速處理。 模型表面不夠光 滑及測量誤差都會影響到最終的設(shè)計質(zhì)量，為此需對連成的樣條線進行調(diào)整。此外在構(gòu)面時還要根據(jù)具體情況選擇合適的構(gòu)面方法，使之滿足車身表面流暢和光順的基本要求。鏡像的結(jié)果可能會在左右對稱的中心面處出現(xiàn)曲面曲率不連續(xù)即不光順的現(xiàn)象。階次越高，片體越“剛硬”，曲面偏離極點亦較遠，在極點編輯曲面時很不方便；階次低有利于后繼的增加圓角、斜度和增厚等的處理，以及下一步的編程加工，以提高后續(xù)生成數(shù)控加工刀軌的速度。不能實現(xiàn)偏值的原因一般有以下幾種：曲面的曲率太大，基本曲面有法線突變的情況?？p合公差上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 面包車車身 造型的改進設(shè)計 25 小于兩個被縫合曲面的相鄰邊之間的距離。 (4)生成實體 把內(nèi)外表面和橫截面縫合起來構(gòu)成一個閉合的片體，則片體自動轉(zhuǎn)化為實體。 (2）使用 Through Curves 連接 5條樣條，生成 車頂面板 。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 面包車車身 造型的改進設(shè)計 32 圖 車身對稱面上的外廓 3 Gambit網(wǎng)格劃分 Gambit簡介 Gambit 是 面向 CFD 分析的高質(zhì)量的前處理器，其主要功能包括幾何建模和網(wǎng)格生成。在這一步里，要利用 GAMBIT 的工具對該結(jié)構(gòu)進行整理。 （ 4） 選中 TJunctions 選項。（如圖 ） 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 面包車車身 造型的改進設(shè)計 36 圖 生成面后的圖像 圍著車體生成一個方框 圍繞車身輪廓 生成一個方 框 。 （ 2） 在移動方框坐標(biāo)軸中輸入 X方向上移動 2500。（圖 ） 圖 在下部線上生成點后的圖像 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 面包車車身 造型的改進設(shè)計 39 （ 1） GEOMETRY EDGE CREATE EDGE 打開 Create Straight Edge 圖框。 （ 2） 按 shift 點擊車體下面的邊，對稱面上的兩條小斜邊和對稱面底部的中線。 MESH FACE MESH FACES 打開 Mesh Faces圖框。 （ 3） 按 Shift 點擊車身后方的邊框，將其定義為 PRESSURE_OUTLET,即出風(fēng)口的定義。它具有豐富的物理模型、先進的數(shù)值方法以及強大的前后處理功能，在航空航天、汽車設(shè)計、石油天然氣、渦輪機設(shè)計等方面都有著廣泛的應(yīng)用。 對于大梯度區(qū)域，如自由剪切層和邊界層，為了非常準(zhǔn)確的預(yù)測流動，解適應(yīng)網(wǎng)格是非常有用的。用戶界面是通過 Scheme 語言及 LISP dialect 寫就的。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 面包車車身 造型的改進設(shè)計 47 顯示網(wǎng)格 在 Grid Display 面板（ 如 圖 所示 ）點擊 Display按鈕便會打開圖形顯示窗口并畫出網(wǎng)格（ 如 圖 ） 。激活殘數(shù)圖（ Residual Plotting）：點擊菜單 Solve/Monitors/Residual...，在選項中，打開 Plot選項激活殘數(shù)圖形，然后點擊 OK，從而可以在計算過程中查看 殘差 。你可以從一個 或多個邊界條件算出初始解，也可以分別輸入流場的數(shù)值，相應(yīng)菜單為Solve/Initialize/Initialize...，點擊得到 （ 如 圖 所示 ） 。如果你需要修改物理模型，則需要 Define/Models 子菜單中的粘性模型面板以及其它面板。 FLUENT計算及分析 打開軟件 在車速為 60km/h()下分析，打開 FLUENT 軟件，彈出（圖 所示 ）對話框，選擇 2d 解算器，點擊 run 運行 fluent軟件。對于給定精度，解適應(yīng)精煉方上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 面包車車身 造型的改進設(shè)計 45 法（ solutionadaptive refinement）使網(wǎng)格精煉方法變得很簡單，并且減少了計算量。 FLUENT的軟件設(shè)計基于 CFD軟件群的思想，從用戶需求角度出發(fā)，針對各種復(fù)雜流動的物理現(xiàn)象， FLUENT軟件采用不同的離散格式和數(shù)值方法，以期在特定的領(lǐng)域內(nèi)使計算速度、穩(wěn)定性和精度等方面 達到最佳組合，從而高效率地解決各個領(lǐng)域的復(fù)雜流動計算問題。 （ 5） 按 Shift 點擊車身上方的邊框，將其定 義為 SYMMETRY。 （ 2） 在 Mesh Faces 圖框中 Scheme 下邊的 Elements 選項菜單中選定 Quad 并從 Type 選項菜單中選中 Pave,這樣生成的網(wǎng)格為四邊形網(wǎng)格。 （ 4） 從 Host 選項 菜單中選中 Face。 （ 2） 同理，連接車身后保險杠上的點和方框上的點。 （ 4） 點擊 Apply。 （ 1） 給方 框 輸入一個 Width 值 20xx0。 GAMBIT 將執(zhí)行邊分離并重新連接該幾何結(jié)構(gòu) 。 GEOMETRY EDGE CONNECT/DISCONNECT EDGES 打開ConnectEdges 圖框。 Gambit軟件具有以下特點： （ 1） ACIS 內(nèi)核基礎(chǔ)上的全面三維幾何建模能力，通過多種方式直接建立點、線、面、體，而且具有強大的布爾運算能力， ACIS 內(nèi)核已提高為 ACIS R12。 (2）使用 Through Curves 連接 3條樣條，生成 車尾 。 根據(jù)設(shè)計任務(wù)書給定的設(shè)計參數(shù)確定數(shù)個定位基準(zhǔn)平面 （如圖 所示）。兩個表面邊緣形狀不匹配，延伸后仍不能交匯在一起。減小偏值距離便可實現(xiàn)偏值。當(dāng)模型比較簡單曲率變化不大時，把它們縫合成一個整體再用增厚指令就可完成。在做一個單張且比較平坦的曲面時，直接用點云構(gòu)面