【正文】 圖 邊界條件面板 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 面包車車身 造型的改進(jìn)設(shè)計(jì) 50 設(shè)定邊界條件，首先在區(qū)域列表中選擇，然后在類型列表中修改該區(qū)域的類型，確定完類型之后就可以點(diǎn)擊 Set...按鈕 。因此，動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配，高效數(shù)據(jù)結(jié) 構(gòu)，靈活的解控制都是可能的。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 面包車車身 造型的改進(jìn)設(shè)計(jì) 43 圖 定義好邊界條件后的圖像 導(dǎo)出 mesh文件 因?yàn)檫€要導(dǎo)入 Fluent，進(jìn)行空氣流場(chǎng)分析，故要以 MSH 文件的格式導(dǎo)出。這個(gè)誤差 ()必須小于或等于用于連接操作的容許誤差 （ 7） 點(diǎn)擊 Apply 以接受選定并生成面。 GEOMETRY EDGE SPLIT/MERGE EDGES 打開 SplitEdge圖框 。 （ 1） 按住 Shift選擇所有輪廓曲線 。 GAMBIT 中專用的網(wǎng)格劃分算法可以保證在復(fù)雜的幾何區(qū)域內(nèi)直接劃分出高質(zhì)量的四面體、六面體網(wǎng)格或混合網(wǎng)格； （ 8） 先進(jìn)的六面體核心 (HEXCORE)技術(shù)是 GAMBIT 所獨(dú)有的，集成了笛卡爾網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的優(yōu)點(diǎn)，使 用該技術(shù)劃分網(wǎng)格時(shí)更加容易，而且大大節(jié)省網(wǎng)格數(shù)量、提高網(wǎng)格質(zhì)量 。（如圖 所示 ） 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 面包車車身 造型的改進(jìn)設(shè)計(jì) 27 圖 前臉部曲面 車身側(cè)面板曲面的制作 (1）以 X 方向 ,Z 正向的 2 個(gè)基準(zhǔn)平面分別建立草圖 Sketch ，分別在草圖上用 Spline by points 畫樣條，并加以約束、調(diào)整。 (2)曲面的縫合 偏值后的曲面有的 需要裁剪，有的還需要補(bǔ)面，用各種曲面編輯手段完成內(nèi)表面的構(gòu)建，然后縫合內(nèi)表面和外表面。在構(gòu)建曲面的過(guò)程中，有時(shí)需加連一些線條。因此，構(gòu)建曲面時(shí)不可能將整個(gè)車身的外表面一次構(gòu)建完成，需根據(jù)車身表上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 面包車車身 造型的改進(jìn)設(shè)計(jì) 23 面的外部特征將其分成若干個(gè)小曲面。這是因?yàn)榉墙佑|三維掃描測(cè)量的數(shù)據(jù)點(diǎn)十分密集，在 1 m 1 m 的范圍內(nèi)有數(shù)十萬(wàn)個(gè)點(diǎn)，若將其直接導(dǎo)入 UG內(nèi)進(jìn)行處理不僅困難，而且對(duì)于普通微機(jī)有時(shí)甚至不可能。根據(jù)已建立的三維零件模型， UG 的各種應(yīng)用功能既可對(duì)模型進(jìn)行裝配操作、創(chuàng)建二維工程圖；也可以對(duì)模型進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析和有限元分析，進(jìn)行設(shè)計(jì)評(píng)估和優(yōu)化；同時(shí)也可以根據(jù)模型設(shè)計(jì)工裝夾具、進(jìn)行加工處理，直接生成數(shù)控程序，用于產(chǎn)品的加工。通過(guò) WAVE 技術(shù)不僅使同一工作層的聯(lián)系更加緊密，同時(shí)它還能約束上下層關(guān)系，確保下層零件 的修改不會(huì)影響上層的總體結(jié)構(gòu)。現(xiàn)在常見的過(guò)程始于模型制作階段，通過(guò)三坐標(biāo)測(cè)量 儀 測(cè)量，得到模型上離散的點(diǎn)集，將點(diǎn)集數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，運(yùn)用 CAD 將其連成光順的曲線，建立數(shù)字化模型，進(jìn)行初步設(shè)計(jì)和可行性分析，即相當(dāng)于膠帶圖效果；然后通過(guò)專門的 CAD設(shè)計(jì)軟件，用曲線建立起整個(gè)車身的表面數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)人員在電腦前可以進(jìn)行任意的修改，再通過(guò)數(shù)控銑床制造1:1全尺寸模型，供設(shè)計(jì)人員進(jìn)行修改和定型；然后再通過(guò)測(cè)量 儀 對(duì)全尺寸模型進(jìn)行測(cè)量，將數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)建立汽車外形 的 數(shù)學(xué)模型 ，并用圖形顯示終端顯示出來(lái)，模型的三維曲面視圖可以旋轉(zhuǎn) ,在不同的角度觀察不同地方，十分直觀。 (6)軟件包的多模塊、多功能、跨平臺(tái)的耦合集成研究。美國(guó)福特汽車公司 Williams等人在雷諾數(shù) 8 風(fēng) 速 49m／ s來(lái)流條件下，對(duì) 1／ 2縮尺度的不同尾部 造型的轎車模型進(jìn)行了風(fēng)洞試驗(yàn)。然而有關(guān)不可壓流體特性、流體阻力理論以及汽車?yán)@流特性等基礎(chǔ)理論研究還有待深化。法國(guó)人 J． Andreau則提出了汽車表面壓差阻力的概念，并研究了側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性。 車身結(jié)構(gòu)造型 (1)總體外形 自馬車型到箱型，由甲殼蟲及船型以及魚型向楔型的轉(zhuǎn)變，汽車變得越來(lái)越美觀， 流暢自然的線條圓滑簡(jiǎn)潔的過(guò)渡，明快優(yōu)美的曲線，給人以舒展流暢、強(qiáng)勁的動(dòng)感和平衡安全、生機(jī)勃勃的力量之美。 (3)甲殼蟲型汽車。概念車則能更多更快地反映這一點(diǎn)，使我們能夠更迅捷地應(yīng)對(duì)變化的市場(chǎng)。所以提高汽車的設(shè)計(jì)水平和自主開發(fā)能力是擺在設(shè)計(jì)人員面前的當(dāng)務(wù)之急。汽車造型設(shè)計(jì)是為滿足汽車產(chǎn)品的技術(shù)要求而作為一個(gè)整體來(lái)構(gòu)思的，因此所表述的含義 具有多種層次，既包含車身外形的造型設(shè)計(jì)、車身內(nèi)部的內(nèi)飾設(shè)計(jì)，又反映著發(fā)動(dòng)機(jī)及零部件的布置設(shè)計(jì)。 FLUENT軟件是目前對(duì)于汽車空氣動(dòng)力性計(jì)算較為先進(jìn)的軟件，對(duì)于車身造型改進(jìn)來(lái)說(shuō)有相當(dāng)重要的作用，大大減少了設(shè)計(jì)造型時(shí)間，減少設(shè)計(jì)成本。由于當(dāng)前產(chǎn)品技術(shù)多數(shù)是從國(guó)外引進(jìn)的，嚴(yán)重缺乏自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，這對(duì)于中國(guó)汽車工業(yè)的長(zhǎng)久發(fā)展是極其不利的。為了使這些圖紙和模型能夠確切的表示出車形結(jié)構(gòu)，需要通過(guò)一套復(fù)雜的設(shè)計(jì)程序，傳統(tǒng)的車身設(shè)計(jì)方法如圖 所示。具體包括氣動(dòng)力、 氣動(dòng)力矩、汽車空氣動(dòng)力穩(wěn)定性、汽車表面三維流場(chǎng)和表面壓強(qiáng)以及汽車外形局部動(dòng)力學(xué)特征等，并通過(guò)汽車的外形變化 —— 車身造型予以體現(xiàn)。生產(chǎn)綠色汽車已提到議事日程，綠色汽車將是環(huán)保汽車的代稱 。為了克服“甲殼蟲”汽車對(duì)橫風(fēng)的不穩(wěn)定性， 1949年美國(guó)福特公司推出了福特 V8型汽車，這種汽車的前翼子板和發(fā)動(dòng)機(jī)罩、后翼子板和行李艙罩融于一體，大燈和散熱器罩也形成整體，車身兩側(cè)形成一個(gè)平滑的面，車室位于車的中部，整個(gè)車像一只小船，因此稱為“船型汽車”。 (3)導(dǎo)流板與擾流板技術(shù) 為減 小因車速增加所產(chǎn)生的升力，在前 保險(xiǎn)杠下方裝上向下傾斜的連接板。 理論基礎(chǔ) (1)理想空氣動(dòng)力學(xué)模型 空氣動(dòng)力學(xué)的研究發(fā)現(xiàn)，圓頭在前、尖端在后的雨滴、淚珠狀的形體最易于通過(guò)氣流。 h1） 140 180 270 200 144 180 400 240 200 200 風(fēng)機(jī)數(shù)量 /臺(tái) 4 1 1 1 2 2 1 1 1 1 1 年份 1960 1967 1976 1976 1981 1963 1980 1970 20xx 當(dāng)用風(fēng)洞測(cè)試時(shí)要注意的技術(shù)問(wèn)題是 ： (1)用模型在風(fēng)洞中測(cè)試出的汽車空氣阻力系數(shù)值有 1O％～ 2O％誤差，因?yàn)樵囼?yàn)所用的模型很難與汽車原型做到幾何相似和空氣動(dòng)力學(xué)相似。阻力系數(shù)的計(jì)算值大于試驗(yàn)值。 (4)湍流流動(dòng)計(jì)算方法研究應(yīng)集中在湍流模型、大渦模擬和直接數(shù)值模擬三方面。并可減少以至取消凹凸模之間的研配，使調(diào)試、修改的工作量大為減小。 軟件的選擇 在本畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的研究過(guò)程中，車身造型的建模無(wú)疑是重中之重，也是最大的難點(diǎn)之一。 UG在車身造型中的應(yīng)用 汽車車身造型設(shè)計(jì)的一般流程是：效果圖設(shè)計(jì) 制作 1／ 5實(shí)體模型 一上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 面包車車身 造型的改進(jìn)設(shè)計(jì) 21 對(duì)模型進(jìn)行修改審定 制作 1／ 1實(shí)體模型一對(duì)模型進(jìn)行精確測(cè)量 利用 CAD技術(shù)建立三維數(shù)字模型。 由點(diǎn)云構(gòu)建曲線 構(gòu)建曲線是利用 UG進(jìn)行車身造型設(shè)計(jì)最關(guān)鍵的一步，曲線構(gòu)建的好壞直接影響車身造型設(shè)計(jì)的質(zhì)量和水平。 nxn命令用得也較多，它不僅可以動(dòng)態(tài)顯示正在創(chuàng)建的曲面，而且還可以隨時(shí)增減定義曲線串，曲面也隨之改變。當(dāng)模型比較簡(jiǎn)單曲率變化不大時(shí)，把它們縫合成一個(gè)整體再用增厚指令就可完成。兩個(gè)表面邊緣形狀不匹配，延伸后仍不能交匯在一起。 (2）使用 Through Curves 連接 3條樣條，生成 車尾 。 GEOMETRY EDGE CONNECT/DISCONNECT EDGES 打開ConnectEdges 圖框。 （ 1） 給方 框 輸入一個(gè) Width 值 20xx0。 （ 2） 同理，連接車身后保險(xiǎn)杠上的點(diǎn)和方框上的點(diǎn)。 （ 2） 在 Mesh Faces 圖框中 Scheme 下邊的 Elements 選項(xiàng)菜單中選定 Quad 并從 Type 選項(xiàng)菜單中選中 Pave,這樣生成的網(wǎng)格為四邊形網(wǎng)格。 FLUENT的軟件設(shè)計(jì)基于 CFD軟件群的思想，從用戶需求角度出發(fā)，針對(duì)各種復(fù)雜流動(dòng)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(jì)算速度、穩(wěn)定性和精度等方面 達(dá)到最佳組合，從而高效率地解決各個(gè)領(lǐng)域的復(fù)雜流動(dòng)計(jì)算問(wèn)題。 FLUENT計(jì)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(duì)話框，選擇 2d 解算器，點(diǎn)擊 run 運(yùn)行 fluent軟件。你可以從一個(gè) 或多個(gè)邊界條件算出初始解，也可以分別輸入流場(chǎng)的數(shù)值，相應(yīng)菜單為Solve/Initialize/Initialize...，點(diǎn)擊得到 （ 如 圖 所示 ） 。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 面包車車身 造型的改進(jìn)設(shè)計(jì) 47 顯示網(wǎng)格 在 Grid Display 面板（ 如 圖 所示 ）點(diǎn)擊 Display按鈕便會(huì)打開圖形顯示窗口并畫出網(wǎng)格（ 如 圖 ） 。 對(duì)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(cè)流動(dòng)，解適應(yīng)網(wǎng)格是非常有用的。 （ 3） 按 Shift 點(diǎn)擊車身后方的邊框，將其定義為 PRESSURE_OUTLET,即出風(fēng)口的定義。 （ 2） 按 shift 點(diǎn)擊車體下面的邊，對(duì)稱面上的兩條小斜邊和對(duì)稱面底部的中線。 （ 2） 在移動(dòng)方框坐標(biāo)軸中輸入 X方向上移動(dòng) 2500。 （ 4） 選中 TJunctions 選項(xiàng)。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 面包車車身 造型的改進(jìn)設(shè)計(jì) 32 圖 車身對(duì)稱面上的外廓 3 Gambit網(wǎng)格劃分 Gambit簡(jiǎn)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。 (4)生成實(shí)體 把內(nèi)外表面和橫截面縫合起來(lái)構(gòu)成一個(gè)閉合的片體，則片體自動(dòng)轉(zhuǎn)化為實(shí)體。不能實(shí)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。鏡像的結(jié)果可能會(huì)在左右對(duì)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。 模型表面不夠光 滑及測(cè)量誤差都會(huì)影響到最終的設(shè)計(jì)質(zhì)量，為此需對(duì)連成的樣條線進(jìn)行調(diào)整。由此可見，利用非接觸三維掃描技術(shù)進(jìn)行汽車車身造型設(shè)計(jì)常用且有效的方法是：先用Surfacer或 RapidForm等軟件將點(diǎn)云轉(zhuǎn)換為曲面，再用 UG或 Pro／ E將其轉(zhuǎn)換成三維實(shí)體。應(yīng)用 UG的建模功能，設(shè)計(jì)工程師可快速進(jìn)行概念設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)，交互建立和編輯各種復(fù)雜的零部件模型。 (4)可以很方便地將造型設(shè)計(jì)結(jié)果用于強(qiáng)度、剛度有限元分析計(jì)算以及碰撞安全性分析，也可以比較方便地對(duì)所設(shè)計(jì)車型進(jìn)行空氣動(dòng)力學(xué)模擬。從空氣動(dòng)力學(xué)出發(fā)外形設(shè)計(jì)也不會(huì)千篇一律，正如鳥和魚都是流線型的，但我們并不會(huì)搞混金絲雀和禿鷹、金魚和鯊魚一樣，只要不違反國(guó)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)。 (2)開展新的風(fēng)洞或者道路空氣動(dòng)力學(xué)特性測(cè)試，給出氣動(dòng)力、氣動(dòng)力矩、汽車內(nèi)外三維流場(chǎng)、泥垢附著、雨水灰塵流動(dòng)等動(dòng)力學(xué)研究成果。 ④通過(guò)肥皂泡法、絲帶法和煙流法，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)室和駕駛室內(nèi)的氣流流態(tài)進(jìn)行試驗(yàn)印證。 2O世紀(jì) 5O年代至 7O年代，空氣阻力系數(shù)維持在 ． 6之間。一般的美學(xué)法則包括：比例與尺寸、對(duì)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(duì)比、主從與重點(diǎn)、比擬與聯(lián)想、單純與風(fēng)格等。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)箱型汽車。 (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(dòng)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。現(xiàn)代車身設(shè)計(jì)程序如圖 所示。 車身造型是車身設(shè)計(jì)中最具創(chuàng)造性的工作，是工程設(shè)計(jì)與美工設(shè)計(jì)的完美結(jié)合的產(chǎn)物。上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 面包車車身 造型的改進(jìn)設(shè)計(jì) 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(gè)發(fā)展階段。除產(chǎn)品的技術(shù)性能和質(zhì)量外，車身造型設(shè)計(jì)所產(chǎn)生的美觀外形會(huì)引發(fā)人們的購(gòu)買欲望，這就是制造商開發(fā)產(chǎn)品的最終目的。本課題就是使用 UG 進(jìn)行車身造型設(shè)計(jì)的。空氣動(dòng)力學(xué)性能越來(lái)越被重視，以低阻物體為出發(fā)點(diǎn)、減小正投影面積、追求楔型風(fēng)格和表面平滑化等，而且計(jì)算流體動(dòng)力上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 面包車車身 造型的改進(jìn)設(shè)計(jì) 9 學(xué) (CFD)必將給汽車空氣動(dòng)力學(xué)以新的面貌。在汽車造型方面，沒(méi)有專門的設(shè)計(jì)人才，汽車外形基本上沿用了馬車的造型。 (6)楔型汽車。從美學(xué)觀點(diǎn)出發(fā)，汽車造型一個(gè)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(gè)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。其中縱向氣動(dòng)力是最大的空氣阻力，并受制于空氣阻力系數(shù)。 ③通過(guò)熒光添加劑噴霧法和水流模擬法進(jìn)行流動(dòng)模擬試驗(yàn)，以及用高速攝影法對(duì)雨水和灰塵流動(dòng)特性進(jìn)行印證。