为改善汽车高速行驶时气动升力引起的气动稳定性变差问题,提出了封闭汽车前轴底部和增加“前齿”附加装置的改进设计方法,以实现某款轿车优良的气动升力特性。即在风洞实验验证算法精度的基础上,采用优化拉丁超立方方法进行了样本点设计和采样,利用Kriging代理模型构建了优化设计变量和气动升力系数之间的近似模型,以前轴升力愈负为优化目标,采用多岛遗传算法,对汽车前齿附加装置进行了参数寻优。结果表明应用LBM求解汽车气动升力,具有较高的计算精度;将轿车前轴附近的底部封闭,可有效改善气动升力特性,使气动升力约降低36.4%;增加宽度和高度分别为359.54 mm和27.46 mm的前齿后,汽车的前轴升力系数Clf为-0.0637,满足实际工程要求。

目前,对汽车高速行驶时的气动升力进行研究时,仅将气动力作用于风压中心点,并不能真实可靠地反映出车辆行驶时的受力及车身动态。对此,文中以某款实际在用车型为对象,对气动升力前后轴分解后的车辆行驶稳定性进行了研究。通过前后轴升力计算公式,对HD-2风洞试验数据进行处理,分别得出车辆的前后轴升力,并将其作用于搭建的整车多体动力学模型,根据侧向位移、侧向加速度和横摆角速度3个指标分析车辆的稳定性。结果表明:将气动力分解至车辆前后轴之后,在变道工况下,车辆动态表现在工况后期变差;在紧急避障工况下,车身动态表现出明显的滞后性;在车辆稳态转向工况下,车辆呈现出转向不足现象,转弯半径增大,其中侧向加速度最大值减小了0.367 5 m/s^2,横摆角速度最大值减小了1.67 (°)/s。

汽车尾部结构气动减阻优化时,各几何特征参数间往往存在此消彼长的现象,使得优化变得盲目而复杂.对此,为探明关键几何参数的交互影响规律,以Ahmed类车体为研究对象,在HD-2风洞试验对标验证基础上,对后背3个主要特征参数进行了CFD仿真研究,并在此基础上,为克服盲目性,应用集成优化平台对尾部特征参数进行优化设计.结果表明,后背倾角角度对减阻的贡献量最大,背部两侧圆角半径次之,后背顶部圆角半径最小;三者的改变对气动阻力的影响都具有非单调性;当后背倾角角度、后背顶部圆角半径和背部两侧圆角半径分别为13°、283 mm、58 mm时,能有效减小气动阻力,减阻率达到11.76%,为具体车型减阻优化研究提供借鉴.