【正文】 (1)用專家系統(tǒng)工程方法提升前人風洞試驗、實車道路測試、數(shù)字仿上海工程技術(shù)大學畢業(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?？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。 (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。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“復合建模”工具。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。盡管階次越高精度會越好，但當階次超過 3次后，階次的提高對精度的影響已很小，繼續(xù)提高階次不僅沒有意義，而且隨著階次的提高柔軟性會越來越差 (即變形困難 )，后續(xù)處理速度慢，數(shù)據(jù)交換困難。 當今汽車最重要的特征是左右完全對稱，為了保證設(shè)計出來的汽車車身符合這一要求，最有效的方法是只取汽車車身左半部或右半部的測量數(shù)據(jù)來構(gòu)建曲面，然后做鏡像處理。 (1)曲面的偏值 在此需指出的是，并非任何曲面都可以偏值成功。因此，在縫合完成后，一定要立即檢查縫合的有效性．若在被縫合的片體之間的縫合線上出現(xiàn)亮顯點或亮顯線，則意味著此處沒有縫合好，必須取消縫合操作，重新縫合，否則將為后面的實體建模工作帶來困難．如果僅外周邊亮 顯， 則縫合是成功的。（如圖 所示 ） 上海工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 面包車車身 造型的改進設(shè)計 31 圖 完成后車身 保存文件 為了進一步分析車身的氣動阻力 ,需要將其在 GAMBIT 中網(wǎng)格化并定義其邊界條件，故需截取車身對稱面上的外形輪廓（圖 所示 ） 并以IGS 的文件格式導出。 Connect Edges 圖框中的 Tolerance 的值將被更新。 （ 1） 按 Shift點中方框。必須用 Virtual 因為將要選定的車體上的邊是虛擬的邊。 （ 2） 按 Shift 點擊車身前方的邊框，將其定義為 PRESSURE_INLET,即進風口的定義。它允許你根據(jù)解的具體情況對網(wǎng)格進行修改（細化 /粗化）。在檢查過程 中，你可以在控制臺窗口中看到區(qū)域范圍，體積統(tǒng)計以及連通性信息。 設(shè)定 X方向速度為 ，點擊 Init按鈕，關(guān)閉面板。 圖 運行 fluent 軟件 選擇解的格式 點擊菜單 Define/Models/Solver..彈出 (圖 所示 )，選擇所需要的格式即可。基于上述思想， FLUENT開發(fā)了適用于各個領(lǐng)域的流動模擬軟件，這些軟件能夠模擬流體流動、傳熱傳質(zhì)、化學反應(yīng)和其它復雜的物理現(xiàn)象，軟件之間采用了統(tǒng)一的網(wǎng)格生成技術(shù)及共同的圖形界面，而各軟件之間的區(qū)別僅在于應(yīng)用的工業(yè)背景不同，因此大大方便了用戶。 （ 3） 在 Spacing 下邊的 Interval size 中輸入 150， 并點擊圖框底部的 Apply 鍵。（圖 所示 ） 圖 生成線后的圖像 在方框上生成表面 在這個步驟里，將通過接邊而生 成兩個新的表面。 （ 2） 輸入 Height 值 10000。 （ 1） 選中 Edges 右邊的選項菜單里的 All。（ 如 圖 ） 上海工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 面包車車身 造型的改進設(shè)計 29 圖 后尾曲面 各個面倒圓角 (1)選擇各個需要相互倒圓角的曲面，選擇 對兩相交曲面倒圓角。對于這種情況，可以嘗試用如下方法來解決：如果片體不是 B曲面，則先使用 Extract Geometry將片體轉(zhuǎn)化為 B曲面，然后將其與對應(yīng)的另一片體進行縫 合。但對于汽車車身而言，由于曲面結(jié)構(gòu)復雜且變化大，因此在大多數(shù)情況下用上述方法無法完成實體數(shù)模構(gòu)建工作。同樣它也可以保持與相鄰面的 GO、 G G2連續(xù)。因此，在構(gòu)建曲線前應(yīng)對車身模型的總體風格及每一個細節(jié)進行認真分析，將所測得的點云進行分類和合理的規(guī)劃，以確定哪些點該連，哪些點不該連。在過去，由于受測試技術(shù)和測試設(shè)備的限制，模型測試工作不僅復雜費時，而且要想測準卻非常不容易。因此在開始建模之前，充分的準備是必須的。 (2)縮短了設(shè)計開發(fā)和制造周期。而在不遠的將來就有可能對汽車粘性流動進行數(shù)值模擬。計算出的升力系數(shù)與試驗結(jié)果基本相符。 (2)汽車沿道路行駛時，空氣相對于路面的速度為零 (假設(shè)無自然風時 )，在路面上不存在邊界層。然而飛機與汽車 都不可能與其形似，對于汽車，必須充分考慮與地面接觸部分的影響。連接板與車身前裙板連成一體，中間 開有合適的進風口加大氣流度，減低車底氣壓，這種連接板稱為導流板。 (5)魚型汽車。 汽車造型與空氣動力學演繹與發(fā)展 空氣動力學上的每一項進展，都直觀地反映在汽車造型的變化上。 汽車車身研究開發(fā)準則 汽車及車身在其發(fā)展進程中，逐步形成一些不成文的開發(fā)準則，這些準則可歸納如下： (1)自主 移動設(shè)計準則 1886年汽車誕生以后，《紐約時報》就在一篇報道中提出了“ AUTOMOBILE” (自主 移動 )概念，這是人們對這種“新生兒”的最佳描述。 上海工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 面包車車身 造型的改進設(shè)計 6 繪制 1 : 5 車身布置圖 繪制縮小比例 彩色效果圖 雕塑 1 : 5 油泥模型 繪制 1 : 1 線型圖 雕塑 1 : 1 油泥模型 制作 1 : 1 內(nèi)部模型 繪制車身 主圖板 繪制車身 內(nèi)外覆蓋件圖 制作車身 主模型 取樣板 補充修改外形輪廓 交付生產(chǎn) 初 步 設(shè) 計 技 術(shù) 設(shè) 計 圖 傳統(tǒng)的車身外形設(shè)計過程 傳統(tǒng)的設(shè)計過程一般分為初步設(shè)計和技術(shù)設(shè)計兩個階段，需經(jīng)歷 1:5油泥模型、全尺寸油泥模型及樣車試制等階段 。所以對于尚待成長的中國汽 車工業(yè)，如何提高車身設(shè)計水平從而形成自主開發(fā)。空氣動力學性能越來越被重視，以低阻物體為出發(fā)點、減小正投影面積、追求楔型風格和表面平滑化等，而且計算流體動力學 (CFD)必將給汽車空氣動力學以新的面貌。作為大量生產(chǎn)和大眾化的汽車產(chǎn)品，其造型設(shè)計是一個高度發(fā)達的工業(yè)必須最大限度挖掘潛力的一個重要方面，通過車身的美學設(shè)計來提高產(chǎn)品的聲譽，以及市場的開拓。 為了縮短與汽車大國間的差距，長期以來，我國汽車工業(yè)采用模仿和技術(shù)引進方法，其戰(zhàn)略目標就是形成自主開發(fā)。我們雖無法預(yù)測現(xiàn)代科技的走勢，卻完全可以預(yù)見一定時期內(nèi)人的需求。因此，人們開始降低車的高度和迎風面積用于克服空氣阻力。 車身造型設(shè)計的內(nèi)涵 現(xiàn)代車身造型 設(shè)計的顯著特點就是把空氣動力學和車身造型這兩個上海工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 面包車車身 造型的改進設(shè)計 11 本來就密不可分的問題結(jié)合起來進行 研究，把技術(shù)問題和美學問題雜糅在一起，使車身造型設(shè)計科學、先進、具有前瞻性、 符合汽車造型國際流行標準，還要體現(xiàn)汽車空氣動力學的最新研究成果，并滿足國際、國家法規(guī)。美國人 W． Elay于1934年用風洞測量了各種車身模型的空氣阻力系數(shù)。 研究方法 (1)基礎(chǔ)理論研究 空氣運動規(guī)律的基礎(chǔ)是質(zhì)量守衡、動量守衡和能量守衡定律，可由Euler、 NS等數(shù)學方程組來描述。 數(shù)值仿真方法在國外發(fā)展較快，方法很多，可概括為有限差分法、有限元法和邊界元法三大類，德國大眾汽車公司、意大利菲亞特 Richerche技術(shù)中心、瑞典沃爾沃汽車公司、德 國戴姆勒 奔馳公司、日本三菱公司等都卓有成效地進行了數(shù)值分析。 (5)軟件嵌入：操作系統(tǒng)軟件 (如 WinXP)；三維造型軟件 (如 UG)；集成平臺 (如 VC)；流場分析軟件 (如 STARCD、 ABAQUS)等。 從七十年代起， CAD（ 計算機輔助設(shè)計 ） 已經(jīng)進入了汽車 造型 設(shè) 計這一領(lǐng)域，今天更是普遍應(yīng)用，并已成為目前國內(nèi)外 汽 車廠進行汽車造型設(shè)計的常規(guī)手段。 隨著 WAVE 技術(shù)的出現(xiàn)，使并行工程（ concurrent engineering, CE）和自頂向下的工程 (TopDown Design)得以實現(xiàn)。應(yīng)用 UG 的建模功能，設(shè)計師可快速進行概念設(shè)計和詳細設(shè)計，交互建立和編輯各種應(yīng)用復雜的零部件模型。點云除噪后，就應(yīng)對其進行稀疏處理。 構(gòu)建曲面 汽車車身是一種形體復雜、表面面積大、表面質(zhì)量要求高的多曲面組合形體，若 將所測得整個車身的點云數(shù)據(jù)一起拿來構(gòu)建車身表面，不僅操作起來困難、復雜，而且還可能會因為數(shù)據(jù)量太大使 UG無法正常運行。曲面要盡量做得大一些，張數(shù)不要太多，合理地進行曲面分割會提高建模的效率。有一些曲面看起來很好，但卻不能實現(xiàn)偏值，遇到這種情況用 Extract Geometry構(gòu)成 B曲面后再作偏值，多會成功。 (2）使用 Through Curves 連接 3條樣條，生成車首曲面。導入過程新增自動公差修補幾何功能，以保證 GAMBIT 與 CAD 軟件接口的穩(wěn)定性和保真性，使得幾何質(zhì)量高，并大大減輕工程師的工作量； 上海工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 面包車車身 造型的改進設(shè)計 33 （ 4） 新增 PRO/E、 CATIA 等直接接口， 使得導入過程更加直接和方便； （ 5） 強大的幾何修正功能，在導入幾何時會自動合并重合的點、線、面；新增幾何修正工具條，在消除短邊、縫合缺口 、修補尖角、去除小面、去除單獨輔助線和修補倒角時更加快速、自動、靈活，而且準確保證幾何體的精度； （ 6） G/TURBO模塊可以準確而高效的生成旋轉(zhuǎn)機械中的各種風扇以及轉(zhuǎn)子、定子等的幾何模型和計算網(wǎng)格； （ 7） 強大的網(wǎng)格劃分能力，可以劃分包括邊界層等 CFD特殊要求的高質(zhì)量網(wǎng)格。（如圖 ） 圖 自動連接后的輪廓 自動生成面 自動生成一個面 GEOMETRY FACE FORM FACE 打開 Create Face From Wireframe 圖框。 把 對 稱 面 的 底 邊 分 成 三 部 分 。 （ 6） 在 Tolerance 文本輸入框里鍵入 。最后結(jié)果（如圖 所示 ）。 FLUENT是用 C語言寫的，因此具有很大的靈活性與能力。 上海工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 面包車車身 造型的改進設(shè)計 49 圖 材料控制面板 指定邊界條件 設(shè) 定 邊 界 條 件 的 數(shù) 值 與 類 型 ， 使 用 菜 單 Define/Boundary Conditions...得到（ 如 圖 ）。 本題中進風口速度定義更改為 ，輸入數(shù)值后，點擊 OK 保存設(shè)定。除此之外，為了高效的執(zhí)行，交互的控制，以及靈活的適應(yīng)各種機器與操作系統(tǒng)， FLUENT使用 client/server 結(jié)構(gòu)，因此它允許同時在用戶桌面工作站和強有力的服務(wù)器上分離地運行程序。選擇 FileExportMesh,選擇 2D 選項，并導出文件（如圖 所示 ） 圖 導出文件 上海工程技術(shù)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 面包車車身 造型的改進設(shè)計 44 4 FLUENT分析 FLUENT軟件介紹 FLUENT是目前國際上比較流行的商用 CFD軟 件包，在美國的市場占有率為 60%。 （如圖 所示 ） （ 8） 同理，生成車身上方的表面。 （ 1） 按住 Shift選擇車頭下方框底部的點，點擊 Apply 。 （ 2） 選中 Type選項中的 Virtual。 （ 9） 居于行業(yè)領(lǐng)先地位的尺寸函數(shù)（ Size function）功能可使用戶能自主控制網(wǎng)格的生成過程以及在空間上的分布規(guī)律，使得網(wǎng)格的過渡與分布更加合理，最大限度地滿足 CFD分析的需要； （ 10） GAMBIT 可高度智能化地選擇網(wǎng)格劃分方法，可對極其復雜的幾何區(qū)域劃分出與相鄰區(qū)域網(wǎng)格連續(xù)的完全非結(jié)構(gòu)化的混合網(wǎng)格； （ 11） 新版本中增加了新的附面層網(wǎng)格生成器，可以方便地生成高質(zhì)量的附面層網(wǎng)格； （ 12） 可為 FLUENT、 POLYFLOW、 FIDAP、 ANSYS等解算器生成和導出所需要的網(wǎng)格和格式。 (2）使用 Through Curves 連接 2 條樣條。在縫合的時候，經(jīng)常會遇到縫合失敗的現(xiàn)象，一般有下列幾種可能：一次縫合了太多的片體。連線和構(gòu)面要經(jīng)常交替進行，曲面建成后，要檢查曲面的誤差，測點到曲面的誤差不應(yīng)超過 1mm。各小曲面構(gòu)建完成后，再將其縫合成一個完整的車身整體。為解決這一問題，需對點云數(shù)據(jù)進行精簡，即稀疏處理。從 開始 ,應(yīng) GM 公司車身設(shè)計要求而開發(fā)