某SUV车身风阻的优化设计研究
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ａｃｔｕａｌ ｖｅｈｉｃｌｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍ ｅｎｔ，ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍ ｅｎｔ ｅｆｆｅｃｔ ａｒｅ ｒｅｖｅａｌｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｂｏｄｙ ｒｅｇｉｏｎｓ，ｉ．ｅ．ｔｈｅ ｌｏｗｅｒ ｐａｒｔ ｏｆ ｔｈｅ ｆｒｏｎｔ ｂｕｍｐｅｒ，ｂｏｎｎｅｔ，ｒｏｏｆ，ｒｅａｒ ｗｈｅｅｌ ａｒｃｈ，ｂａｃｋ ｓｅｃｔｉｏｎ ｓｔｙｌｉｎｇ ａｎｄ Ａ—ｐｉｌｌａｒ．Ｔｈｅｎ， ｔｈｅ ｃｌａｙ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｒｅａｌ ｖｅｈｉｃｌｅ ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ ａｒｅ ｔｅｓｔｅｄ ｉｎ ｗｉｎｄ ｔｕｎｎｅｌ ｔｏ ｖｅｒｉｆｙ ｔｈｅ ｐａｒｔｉａｌ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ，ｔｏ ｄｅｔｅｒｍ ｉｎｅ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｖａｌｉｄｉｔｙ ｏｆ ｔｈｉｓ ｓｏｌｕｔｉｏｎ．Ｄｒａｇ ｃｏｅｆ ｉ ｃｉｅｎｔ ｏｆ ｔｈｉｓ ｖｅｈｉｃｌｅ ｉｓ ｒｅｄｕｃｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｂｙ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｏｐｔｉｍ ｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｂｏｄｙ ｒｅｇｉｏｎｓ．
Ｗ ａｎｇ Ｊｕｎ，Ｃｈｅｎ Ｒｕｙｉ
（Ｃｈａｎｇａｎ Ａｕｔｏ Ｇｌｏｂａｌ Ｒ＆Ｄ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｈａｎｇａｎ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ Ｃｏ．Ｌｔｄ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０１ １２０） 【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ ｄｒａｇ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｂｏｄｙ ａｒｅ ｍａｄｅ ｉｎ ＣＦＤ．Ｉｎ ｔｈｅ
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＳＵＶ，Ｂｏｄｙ，Ｄｒａｇ ｃｏｅｆ ｉ ｃｉｅｎｔ，ＣＦＤ，Ｗ ｉｎｄ ｔｕｎｎｅｌ ｔｅｓｔ
１ 空气动 力学分析 方法介绍
为了优化整车空气动力学性能 ，将整车空气动力学 分析分为 ３个 阶段 ：
ａ． 在创 意草 图前期 ，可 以联合总布置对车身 中截 面进行优化分析 ，共 同确定各个硬点位置 ，输 出给造型 作为约束 。
· 设计开发 ·
某 ＳＵＶ车身风 阻的优化设计研究
王 俊 陈如 意 （重庆 长安 汽车 股份 有 限公 司汽 车研究 总 院 ，重 庆 ４０１ １２０）
【摘要 】采用 ＣＦＤ方法进行 了某车身风阻分析和优化。在实际车型研发过程中，通过对某 ＳＵＶ前保险杠下部 、发动机 罩 、车 顶 、后 轮 轮 眉 、背 部造 型 和 Ａ柱 等 部 位 的仿 真计 算 来 揭示 其 优 化原 理 和改 进 效果 ，并通 过 油 泥模 型 和工 装样 车 的风 洞 试 验进 行 了部分 方 案 的验 证 ，以确 定分 析 精 度 和方 案有 效 性 。通 过 对 这些 车身 部 位 的分 析 和优 化 ，显 著 降低 了该 车 的风 阻
在车身 Ａ面数据冻结至生产工装样车期间 ，由于发 动机舱气流管理 和底盘封装 的技术方案较为 ［３］便是对 前 扰流器的研究 和应用。要进一步提高空气动力学性
２０１６年 第 ２期
能 ，必须在第 ２阶段进行车身优化 。文献［４］应用遗传算 法对 阻力和升力进行优 化 ，文献【５】基于 响应 面方法对 某 ＳＵＶ进行优化 ，文献 ［６］应用 Ａｄｊｏｉｎｔ方 法对一辆低风 阻跑车进行风阻优化 ，这些优化或多或少存在着计算容 易发散 、分析周期过长 、计算机硬件 资源消耗过大和无 法继承分析者优化经验等 问题 ，难 以满足实 际工程研发 对快速 响应的需求 。
本 文在某车型实际研发周期 中，总结 了第 ２阶段 的 空气动力学分析 中对车身采 用的优化措施及对应 的优 化 幅度 ，并进行 了油泥模型和工装样 车 的风洞试 验验 证 ，以确保分析方法的正确性 和优化方案的有效性 。
２ 研 究 方 法
首先将 ＣＡＤ模 型导人 ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ中进行部 件分组 和面处理 ，以对应的网格尺 寸划分面 网格 ；其次将该面 网格导人 ＳＴＡＲ—ＣＣＭ＋后 ，建立尺 寸为 １１Ｌ（车长 ）ｘ９Ｗ （车宽）ｘ４．５Ｈ（车高 ）的求解域 ，控制分析模型的阻塞 比 为 ２．５％（低于 ５％），其进 口距车身前端为 ３ ，出 口距车
“×”表示会变差 。从 减阻方式来看 ，方案 １和方 案 ２对
形状阻力和涡流阻力均有优化 ，其表面的正压减小 ，使
得压差 阻力减小 ，同时气流分离区减小 ，气流能量损失
减小 。方案 ３通过改变外形使气流更顺畅地流过其表
面 ，降低 了形状阻力 中的摩擦阻力 。方案 ４通过后 轮轮
眉前沿 的导流设计避免气流对车轮的直接冲击 ，虽然轮 眉本身 的差压 阻力会增加 ，但是会更明显地降低车轮轮
一 】９一
· 汽车 电子 ·
（上 接 第 ２２页 ）
有轻微增加 ，约为 ５ｃｏｕｎｔｓ。通过对 比表 明，ＣＦＤ计算值 的精度非常高 。
５ 减 阻方式和效果确认
针对上述优化方案 ，汇总其减阻方式及减阻效果如
表 １所 示 ，其 中 ，“、／”表示有改进 ，“一”表示未起 作用 ，
系 数 。
主 题词 ：ＳＵＶ 车 身 风 阻系数 ＣＦＤ 风 洞试 验 中图分 类 号：Ｕ４６１．１ 文 献标 识码 ：Ａ 文章编 号 ：１０００—３７０３（２０１６）０２—００１９—０４
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ａｅｒｏｄｙｎａｍ ｉｃ Ｄｅｓｉｇｎ Ｏｐｔｉｍ ｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ＳＵＶ Ｂｏｄｙ
ｂ． 在造 型阶段 ，前期 工作重点在 于对标 选型 ，以 确定一款性能较优的空气动力学车身造型 ；在确定其 中 一 款造型后至车身造型Ａ面数据冻结之前 ，对上 车体风 阻的分析和优化是关注的重点 。
ｅ ． 车 身 Ａ面数 据 冻 结 至生 产 工 装 样 车 期 间 ，以发 动机舱气流控制及底盘封装 为主，结合风洞试验来确定 最优组合方案ｎ 。
Ｗ ａｎｇ Ｊｕｎ，Ｃｈｅｎ Ｒｕｙｉ
（Ｃｈａｎｇａｎ Ａｕｔｏ Ｇｌｏｂａｌ Ｒ＆Ｄ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｈａｎｇａｎ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ Ｃｏ．Ｌｔｄ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０１ １２０） 【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ ｄｒａｇ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｂｏｄｙ ａｒｅ ｍａｄｅ ｉｎ ＣＦＤ．Ｉｎ ｔｈｅ
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＳＵＶ，Ｂｏｄｙ，Ｄｒａｇ ｃｏｅｆ ｉ ｃｉｅｎｔ，ＣＦＤ，Ｗ ｉｎｄ ｔｕｎｎｅｌ ｔｅｓｔ
１ 空气动 力学分析 方法介绍
为了优化整车空气动力学性能 ，将整车空气动力学 分析分为 ３个 阶段 ：
ａ． 在创 意草 图前期 ，可 以联合总布置对车身 中截 面进行优化分析 ，共 同确定各个硬点位置 ，输 出给造型 作为约束 。
· 设计开发 ·
某 ＳＵＶ车身风 阻的优化设计研究
王 俊 陈如 意 （重庆 长安 汽车 股份 有 限公 司汽 车研究 总 院 ，重 庆 ４０１ １２０）
【摘要 】采用 ＣＦＤ方法进行 了某车身风阻分析和优化。在实际车型研发过程中，通过对某 ＳＵＶ前保险杠下部 、发动机 罩 、车 顶 、后 轮 轮 眉 、背 部造 型 和 Ａ柱 等 部 位 的仿 真计 算 来 揭示 其 优 化原 理 和改 进 效果 ，并通 过 油 泥模 型 和工 装样 车 的风 洞 试 验进 行 了部分 方 案 的验 证 ，以确 定分 析 精 度 和方 案有 效 性 。通 过 对 这些 车身 部 位 的分 析 和优 化 ，显 著 降低 了该 车 的风 阻
在车身 Ａ面数据冻结至生产工装样车期间 ，由于发 动机舱气流管理 和底盘封装 的技术方案较为 ［３］便是对 前 扰流器的研究 和应用。要进一步提高空气动力学性
２０１６年 第 ２期
能 ，必须在第 ２阶段进行车身优化 。文献［４］应用遗传算 法对 阻力和升力进行优 化 ，文献【５】基于 响应 面方法对 某 ＳＵＶ进行优化 ，文献 ［６］应用 Ａｄｊｏｉｎｔ方 法对一辆低风 阻跑车进行风阻优化 ，这些优化或多或少存在着计算容 易发散 、分析周期过长 、计算机硬件 资源消耗过大和无 法继承分析者优化经验等 问题 ，难 以满足实 际工程研发 对快速 响应的需求 。
本 文在某车型实际研发周期 中，总结 了第 ２阶段 的 空气动力学分析 中对车身采 用的优化措施及对应 的优 化 幅度 ，并进行 了油泥模型和工装样 车 的风洞试 验验 证 ，以确保分析方法的正确性 和优化方案的有效性 。
２ 研 究 方 法
首先将 ＣＡＤ模 型导人 ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ中进行部 件分组 和面处理 ，以对应的网格尺 寸划分面 网格 ；其次将该面 网格导人 ＳＴＡＲ—ＣＣＭ＋后 ，建立尺 寸为 １１Ｌ（车长 ）ｘ９Ｗ （车宽）ｘ４．５Ｈ（车高 ）的求解域 ，控制分析模型的阻塞 比 为 ２．５％（低于 ５％），其进 口距车身前端为 ３ ，出 口距车
“×”表示会变差 。从 减阻方式来看 ，方案 １和方 案 ２对
形状阻力和涡流阻力均有优化 ，其表面的正压减小 ，使
得压差 阻力减小 ，同时气流分离区减小 ，气流能量损失
减小 。方案 ３通过改变外形使气流更顺畅地流过其表
面 ，降低 了形状阻力 中的摩擦阻力 。方案 ４通过后 轮轮
眉前沿 的导流设计避免气流对车轮的直接冲击 ，虽然轮 眉本身 的差压 阻力会增加 ，但是会更明显地降低车轮轮
一 】９一
· 汽车 电子 ·
（上 接 第 ２２页 ）
有轻微增加 ，约为 ５ｃｏｕｎｔｓ。通过对 比表 明，ＣＦＤ计算值 的精度非常高 。
５ 减 阻方式和效果确认
针对上述优化方案 ，汇总其减阻方式及减阻效果如
表 １所 示 ，其 中 ，“、／”表示有改进 ，“一”表示未起 作用 ，
系 数 。
主 题词 ：ＳＵＶ 车 身 风 阻系数 ＣＦＤ 风 洞试 验 中图分 类 号：Ｕ４６１．１ 文 献标 识码 ：Ａ 文章编 号 ：１０００—３７０３（２０１６）０２—００１９—０４
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ａｅｒｏｄｙｎａｍ ｉｃ Ｄｅｓｉｇｎ Ｏｐｔｉｍ ｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ＳＵＶ Ｂｏｄｙ
ｂ． 在造 型阶段 ，前期 工作重点在 于对标 选型 ，以 确定一款性能较优的空气动力学车身造型 ；在确定其 中 一 款造型后至车身造型Ａ面数据冻结之前 ，对上 车体风 阻的分析和优化是关注的重点 。
ｅ ． 车 身 Ａ面数 据 冻 结 至生 产 工 装 样 车 期 间 ，以发 动机舱气流控制及底盘封装 为主，结合风洞试验来确定 最优组合方案ｎ 。