轻卡货箱优化设计

马悦馨

摘 要 本文基于对模型的流场特性分析，结合拉丁超立方设计方法和最小二乘法创建响应面模型，之后探究并分析了混合整型优化法，对参数进一步优化处理，并将优化后与原型设计进行对比分析，表明整个车量气动阻力在不断减小，足以说明这种方法对于提高整车空气动力学性能具有十分重要的意义，为轻卡货箱优化设计提供了重要依据。

关键词 轻卡 货箱 设计

中图分类号：U469.2 文献标识码：A

轻卡是载类货车的一种类型，根据车型分类，卡车的最大涉及总质量必须要小于3.5吨，近年来，随着计算流体力学的广泛应用，为轻卡货箱优化设计提供了重要依据。本文以计算流体力学为基础，建立模型并研究其外部流场结构，最终采用混合整型优化法对轻卡货箱进行了外形优化设计，具体探究了轻卡货箱与轻卡驾驶室之间的间隙，车厢高出驾驶室的高度，在满足轻卡制造要求的前提下，使得汽车空气阻力最小，提升了轻卡货箱的设计水平和质量，推动我国载货车的设计和制造水平不断提升。

1模型建立

文中对轻卡货箱模型进行建立时，采用的是CATIA软件建立三维 CAD模型，以较少的成本，将车身结构进行简化，并且最终要保证计算的结果正确、可靠。因此，在模型设计和建立中，要设置好具体的计算参数，当汽车以每小时80公里的速度行驶时，在正前方的气流作用下，要保证汽车的前脸、车轴正面、车轮以及车厢高出驾驶室的部分形成一种正压区，这就形成了汽车在正常行驶过程中的空气阻力，此外，研究汽车在行驶中的气动阻力，由汽车前脸的过渡区和前挡风玻璃到车顶的过渡区，当出现流速过大时，在过度区就产生了在附着和气流分离，总体来说，影响轻卡车厢设计主要是车厢高出驾驶室的高度和车厢与驾驶室的距离，只有设计好这两大方面，才能最大程度减少空气阻力和气动阻力，此外，在设置好相关参数后，还要建立响应面模型，基于响应面法的作用下，通过近似构造一个能够明确表达形式的多项式，在对多个变量影响因素进行综合分析和研究后，最终达到优化设计的目的，提高轻卡货箱设计的科学性和安全性。

2样本设计

为了提高轻卡货箱样本设计的有效性，在设计过程中必须要选择好目标函数，确定出试验因子和目标函数之后，采集到所需要的样本数据，以此来建立应面模型。设计人员具体选择一种快速、经济且高效的试验设计方法，文中具体采用拉丁超立方设计，这种设计方法的优越性表现在：对水平值分级宽松，有效的空间填充能力，减少了试验的次数。根据拉丁超立方设计得到设计变量后，需要对设计好的模型进行修改和完善。设计人员依据迭代计算进一步优化设计结果，当轻卡货箱的高度越小时，其设计越合理，此外，针对货箱和轻卡驾驶室之间的距离，一般要保持一定的间隙，提高样本设计的合理性。

3优化设计结果

根据上述设计参数值和设计模型，修改和完善轻卡货箱的高度和货箱与驾驶室之间的距离，当货箱的高度降低时，气流流动不会被阻碍，气流一般通过货箱的上方顺利流过，这样就大大降低了空气的阻力，且不会产生二次分离，另外，在研究货箱与轻卡驾驶室之间的距离时，由于驾驶室的形状是上窄下宽，这时候在设计时要将两侧气流流到货箱，且之间要存在一个过度区域，其目的是轻卡货车在正常行驶中，减少空气的阻力，确保气流顺利通过。总之，在对轻卡货箱进行优化并设计时，重点把握好轻卡货箱与轻卡驾驶室之间的间隙和车厢高出驾驶室的高度。使得汽车空气阻力最小。

4结语

综上所述，为了提高整车空气动力学性能，优化CFD效率，因此，探究、分析轻卡货箱优化设计具有十分重要的意义。笔者通过自身多年实践工作经验，以及自身对货车设计要求的了解，提出从模型建立，样本设计及优化设计结果具体进行，通过分析轻卡外流场特性和汽车在正常行驶下的气动阻力，最终研究结果表明：轻卡货箱的高度越小其设计越合理，设计人员在设计轻卡货箱时，在满足使用要求的前提下，可以尽可能的降低其高度，此外，可以适当加大货箱与驾驶室之间的距离，确保气流能够顺利流过，将二者之间的距离看作过度区域，以合适的间隙来减少空气的阻力，希望通过本文的介绍和分析能够进一步提升轻卡货箱设计的合理性和科学性，不断提升我国载货车型设计和制造水平。

参考文献

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