【正文】 (1)用專家系統(tǒng)工程方法提升前人風(fēng)洞試驗(yàn)、實(shí)車道路測(cè)試、數(shù)字仿上海工程技術(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) 16 真和理論研究成果，該成果以數(shù)據(jù)庫形式，實(shí)現(xiàn)可供計(jì)算機(jī)提取的知識(shí)平臺(tái)。可以預(yù)見，未來汽車的造型將更 為平滑、流暢、富有個(gè)性，甚至個(gè)人提出外形，如模仿寵物、憑空虛幻等。 (3)減輕了設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了工作環(huán)境和勞動(dòng)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(diǎn)，采用尺寸驅(qū)動(dòng)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(jì)（論文） 面包車車身 造型的改進(jìn)設(shè)計(jì) 20 化功能，是一種“復(fù)合建模”工具。這類軟件的共同特點(diǎn)是：點(diǎn)、面轉(zhuǎn)換功能十分強(qiáng)大，但實(shí)體設(shè)計(jì)功能卻 遠(yuǎn)不如 UG、 Pro／ E等。盡管階次越高精度會(huì)越好，但當(dāng)階次超過 3次后，階次的提高對(duì)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(huì)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(dāng)今汽車最重要的特征是左右完全對(duì)稱，為了保證設(shè)計(jì)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(cè)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(diǎn)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(shí)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(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) 31 圖 完成后車身 保存文件 為了進(jìn)一步分析車身的氣動(dòng)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(duì)稱面上的外形輪廓（圖 所示 ） 并以IGS 的文件格式導(dǎo)出。 Connect Edges 圖框中的 Tolerance 的值將被更新。 （ 1） 按 Shift點(diǎn)中方框。必須用 Virtual 因?yàn)閷⒁x定的車體上的邊是虛擬的邊。 （ 2） 按 Shift 點(diǎn)擊車身前方的邊框，將其定義為 PRESSURE_INLET,即進(jìn)風(fēng)口的定義。它允許你根據(jù)解的具體情況對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行修改（細(xì)化 /粗化）。在檢查過程 中，你可以在控制臺(tái)窗口中看到區(qū)域范圍，體積統(tǒng)計(jì)以及連通性信息。 設(shè)定 X方向速度為 ，點(diǎn)擊 Init按鈕，關(guān)閉面板。 圖 運(yùn)行 fluent 軟件 選擇解的格式 點(diǎn)擊菜單 Define/Models/Solver..彈出 (圖 所示 )，選擇所需要的格式即可?；谏鲜鏊枷?， FLUENT開發(fā)了適用于各個(gè)領(lǐng)域的流動(dòng)模擬軟件，這些軟件能夠模擬流體流動(dòng)、傳熱傳質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)和其它復(fù)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(diǎn)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(gè)步驟里，將通過接邊而生 成兩個(gè)新的表面。 （ 2） 輸入 Height 值 10000。 （ 1） 選中 Edges 右邊的選項(xiàng)菜單里的 All。（ 如 圖 ） 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) 29 圖 后尾曲面 各個(gè)面倒圓角 (1)選擇各個(gè)需要相互倒圓角的曲面，選擇 對(duì)兩相交曲面倒圓角。對(duì)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(duì)應(yīng)的另一片體進(jìn)行縫 合。但對(duì)于汽車車身而言，由于曲面結(jié)構(gòu)復(fù)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(shí)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(duì)車身模型的總體風(fēng)格及每一個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行認(rèn)真分析，將所測(cè)得的點(diǎn)云進(jìn)行分類和合理的規(guī)劃，以確定哪些點(diǎn)該連，哪些點(diǎn)不該連。在過去，由于受測(cè)試技術(shù)和測(cè)試設(shè)備的限制，模型測(cè)試工作不僅復(fù)雜費(fèi)時(shí)，而且要想測(cè)準(zhǔn)卻非常不容易。因此在開始建模之前，充分的準(zhǔn)備是必須的。 (2)縮短了設(shè)計(jì)開發(fā)和制造周期。而在不遠(yuǎn)的將來就有可能對(duì)汽車粘性流動(dòng)進(jìn)行數(shù)值模擬。計(jì)算出的升力系數(shù)與試驗(yàn)結(jié)果基本相符。 (2)汽車沿道路行駛時(shí)，空氣相對(duì)于路面的速度為零 (假設(shè)無自然風(fēng)時(shí) )，在路面上不存在邊界層。然而飛機(jī)與汽車 都不可能與其形似，對(duì)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(jìn)風(fēng)口加大氣流度，減低車底氣壓，這種連接板稱為導(dǎo)流板。 (5)魚型汽車。 汽車造型與空氣動(dòng)力學(xué)演繹與發(fā)展 空氣動(dòng)力學(xué)上的每一項(xiàng)進(jìn)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(zhǔn)則 汽車及車身在其發(fā)展進(jìn)程中，逐步形成一些不成文的開發(fā)準(zhǔn)則，這些準(zhǔn)則可歸納如下： (1)自主 移動(dòng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 1886年汽車誕生以后，《紐約時(shí)報(bào)》就在一篇報(bào)道中提出了“ AUTOMOBILE” (自主 移動(dòng) )概念，這是人們對(duì)這種“新生兒”的最佳描述。 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) 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(bǔ)充修改外形輪廓 交付生產(chǎn) 初 步 設(shè) 計(jì) 技 術(shù) 設(shè) 計(jì) 圖 傳統(tǒng)的車身外形設(shè)計(jì)過程 傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程一般分為初步設(shè)計(jì)和技術(shù)設(shè)計(jì)兩個(gè)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(duì)于尚待成長(zhǎng)的中國(guó)汽 車工業(yè)，如何提高車身設(shè)計(jì)水平從而形成自主開發(fā)?？諝鈩?dòng)力學(xué)性能越來越被重視，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)力學(xué) (CFD)必將給汽車空氣動(dòng)力學(xué)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(jì)是一個(gè)高度發(fā)達(dá)的工業(yè)必須最大限度挖掘潛力的一個(gè)重要方面，通過車身的美學(xué)設(shè)計(jì)來提高產(chǎn)品的聲譽(yù)，以及市場(chǎng)的開拓。 為了縮短與汽車大國(guó)間的差距，長(zhǎng)期以來，我國(guó)汽車工業(yè)采用模仿和技術(shù)引進(jìn)方法，其戰(zhàn)略目標(biāo)就是形成自主開發(fā)。我們雖無法預(yù)測(cè)現(xiàn)代科技的走勢(shì)，卻完全可以預(yù)見一定時(shí)期內(nèi)人的需求。因此，人們開始降低車的高度和迎風(fēng)面積用于克服空氣阻力。 車身造型設(shè)計(jì)的內(nèi)涵 現(xiàn)代車身造型 設(shè)計(jì)的顯著特點(diǎn)就是把空氣動(dòng)力學(xué)和車身造型這兩個(gè)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) 11 本來就密不可分的問題結(jié)合起來進(jìn)行 研究，把技術(shù)問題和美學(xué)問題雜糅在一起，使車身造型設(shè)計(jì)科學(xué)、先進(jìn)、具有前瞻性、 符合汽車造型國(guó)際流行標(biāo)準(zhǔn)，還要體現(xiàn)汽車空氣動(dòng)力學(xué)的最新研究成果，并滿足國(guó)際、國(guó)家法規(guī)。美國(guó)人 W． Elay于1934年用風(fēng)洞測(cè)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(yùn)動(dòng)規(guī)律的基礎(chǔ)是質(zhì)量守衡、動(dòng)量守衡和能量守衡定律，可由Euler、 NS等數(shù)學(xué)方程組來描述。 數(shù)值仿真方法在國(guó)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(guó)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(guó)戴姆勒 奔馳公司、日本三菱公司等都卓有成效地進(jìn)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(tái) (如 VC)；流場(chǎng)分析軟件 (如 STARCD、 ABAQUS)等。 從七十年代起， CAD（ 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) ） 已經(jīng)進(jìn)入了汽車 造型 設(shè) 計(jì)這一領(lǐng)域，今天更是普遍應(yīng)用，并已成為目前國(guó)內(nèi)外 汽 車廠進(jìn)行汽車造型設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)。應(yīng)用 UG 的建模功能，設(shè)計(jì)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應(yīng)用復(fù)雜的零部件模型。點(diǎn)云除噪后，就應(yīng)對(duì)其進(jìn)行稀疏處理。 構(gòu)建曲面 汽車車身是一種形體復(fù)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(cè)得整個(gè)車身的點(diǎn)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(fù)雜，而且還可能會(huì)因?yàn)閿?shù)據(jù)量太大使 UG無法正常運(yùn)行。曲面要盡量做得大一些，張數(shù)不要太多，合理地進(jìn)行曲面分割會(huì)提高建模的效率。有一些曲面看起來很好，但卻不能實(shí)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(huì)成功。 (2）使用 Through Curves 連接 3條樣條，生成車首曲面。導(dǎo)入過程新增自動(dòng)公差修補(bǔ)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(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) 33 （ 4） 新增 PRO/E、 CATIA 等直接接口， 使得導(dǎo)入過程更加直接和方便； （ 5） 強(qiáng)大的幾何修正功能，在導(dǎo)入幾何時(shí)會(huì)自動(dòng)合并重合的點(diǎn)、線、面；新增幾何修正工具條，在消除短邊、縫合缺口 、修補(bǔ)尖角、去除小面、去除單獨(dú)輔助線和修補(bǔ)倒角時(shí)更加快速、自動(dòng)、靈活，而且準(zhǔn)確保證幾何體的精度； （ 6） G/TURBO模塊可以準(zhǔn)確而高效的生成旋轉(zhuǎn)機(jī)械中的各種風(fēng)扇以及轉(zhuǎn)子、定子等的幾何模型和計(jì)算網(wǎng)格； （ 7） 強(qiáng)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(dòng)連接后的輪廓 自動(dòng)生成面 自動(dòng)生成一個(gè)面 GEOMETRY FACE FORM FACE 打開 Create Face From Wireframe 圖框。 把 對(duì) 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(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) 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(jìn)風(fēng)口速度定義更改為 ，輸入數(shù)值后，點(diǎn)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(jī)器與操作系統(tǒng)， FLUENT使用 client/server 結(jié)構(gòu)，因此它允許同時(shí)在用戶桌面工作站和強(qiáng)有力的服務(wù)器上分離地運(yùn)行程序。選擇 FileExportMesh,選擇 2D 選項(xiàng)，并導(dǎo)出文件（如圖 所示 ） 圖 導(dǎo)出文件 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) 44 4 FLUENT分析 FLUENT軟件介紹 FLUENT是目前國(guó)際上比較流行的商用 CFD軟 件包，在美國(guó)的市場(chǎng)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(diǎn)，點(diǎn)擊 Apply 。 （ 2） 選中 Type選項(xiàng)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(duì)極其復(fù)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(dǎo)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(shí)候，經(jīng)常會(huì)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(jìn)行，曲面建成后，要檢查曲面的誤差，測(cè)點(diǎn)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(gè)完整的車身整體。為解決這一問題，需對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行精簡(jiǎn)，即稀疏處理。從 開始 ,應(yīng) GM 公司車身設(shè)計(jì)要求而開發(fā)