CN108407746A - 汽车前格栅结构优化方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车前格栅结构优化方法及系统，包括：建立汽车前格栅结构的模型，其中，汽车前格栅结构的模型的参数至少包括：前格栅表面的倾斜程度，前格栅网格的厚度和大小，前格栅封堵面的长和宽；根据汽车前格栅结构的模型，获取汽车前格栅结构的设计变量；为汽车前格栅结构提供设计目标，其中，设计目标满足整车风阻系数最低范围；根据汽车前格栅的空间布置要求和冷却散热能力设置约束函数；根据所述设计变量得到在所述汽车前格栅结构的值，并判断在所述约束函数下所述汽车前格栅结构的值是否满足所述设计目标。本发明能够保证汽车有足够散热能力的同时，降低整车风阻。

Description

汽车前格栅结构优化方法及系统
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种汽车前格栅结构优化方法及系统。
背景技术
汽车车头安装的前格栅用于散热和进气，其形貌直接影响进入发动机舱的气流，从而影响整车的风阻和机舱内的冷却散热。在汽车机舱内的冷却模块是最重要的散热部件，一般包括散热器、冷凝器、中冷器、油冷器等。通常，在冷却模块一定的情况下，其通风量越大，能够散掉的热量越多。前格栅的造型设计通常会先设计出前格栅的基本样式和风格，但前格栅表面的倾斜程度，前格栅网格的厚度、大小，部分前格栅封堵的面积都是可变的。所以目前需要设计一种优化方法能够合理优化前格栅的形貌在保证汽车有足够冷却散热能力的同时，尽可能地的降低整车风阻。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种汽车前格栅结构优化方法。该汽车前格栅结构优化方法通过在前格栅表面的倾斜程度，前格栅网格的厚度和大小，前格栅封堵面的长和宽，得到设计变量，并计算在约束函数下设定的设计变量得到在汽车前格栅结构的值，并判断在约束函数下设定的设计变量得到在汽车前格栅结构的值是否满足设计目标，从而得到最优化的前格栅结构形式，能够保证汽车有足够散热能力的同时，降低整车风阻。
本发明的另一个目的在于提出一种汽车前格栅结构优化系统。
为了实现上述目的，本发明的一方面公开了一种汽车前格栅结构优化方法，包括：建立汽车前格栅结构的模型，其中，所述汽车前格栅结构的模型的参数至少包括：前格栅表面的倾斜程度，前格栅网格的厚度和大小，前格栅封堵面的长和宽；根据所述汽车前格栅结构的模型，获取所述汽车前格栅结构的设计变量；为所述汽车前格栅结构提供设计目标，其中，所述设计目标满足整车风阻系数最低范围；根据汽车前格栅的空间布置要求和冷却散热能力设置约束函数；根据所述设计变量得到在所述汽车前格栅结构的值，并判断在所述约束函数下所述汽车前格栅结构的值是否满足所述设计目标。
根据本发明的汽车前格栅结构优化方法，通过在前格栅表面的倾斜程度，前格栅网格的厚度和大小，前格栅封堵面的长和宽，得到设计变量，并计算在约束函数下设定的设计变量得到在汽车前格栅结构的值，并判断在约束函数下设定的设计变量得到在汽车前格栅结构的值是否满足设计目标，从而得到最优化的前格栅结构形式，能够保证汽车有足够散热能力的同时，降低整车风阻。
另外，根据本发明上述实施例的汽车前格栅结构优化方法还可以具有如下附加的技术特征：
进一步地，所述根据汽车前格栅的空间布置要求和冷却散热能力设置约束函数的步骤具体包括：根据所述汽车前格栅结构的模型，获取汽车所需冷却模块的通风量，其中，所述冷却模块至少包括：散热器、冷凝器；根据所述汽车前格栅结构的模型，求解冷却散热能力，其中，所述冷却散热能力高于所述汽车所需冷却模块的通风量的能力要求；根据汽车前格栅的空间布置要求和所述冷却散热能力，设置所述约束函数。
进一步地，还包括：根据工程经验对不合理的最优前格栅结构值对应的设计变量进行优化调整，并验证优化调整后的最优前格栅结构值对应的设计变量是否满足预设要求。
进一步地，所述预设要求包括所述设计目标和约束函数的要求。
本发明的另一方面公开了一种汽车前格栅结构优化系统，包括：建立模块，用于建立汽车前格栅结构的模型，其中，所述汽车前格栅结构的模型的参数至少包括：前格栅表面的倾斜程度，前格栅网格的厚度和大小，前格栅封堵面的长和宽；获取模块，所述获取模块与所述建立模块相连，用于根据所述汽车前格栅结构的模型，获取所述汽车前格栅结构的设计变量；提供模块，用于为所述汽车前格栅结构提供设计目标，其中，所述设计目标满足整车风阻系数最低范围；设置模块，用于根据汽车前格栅的空间布置要求和冷却散热能力设置约束函数；处理模块，所述处理模块分别与所述获取模块、提供模块和设置模块相连，用于根据所述设计变量得到在所述汽车前格栅结构的值，并判断在所述约束函数下所述汽车前格栅结构的值是否满足所述设计目标。
根据本发明的汽车前格栅结构优化系统，通过在前格栅表面的倾斜程度，前格栅网格的厚度和大小，前格栅封堵面的长和宽，得到设计变量，并计算在约束函数下设定的设计变量得到在汽车前格栅结构的值，并判断在约束函数下设定的设计变量得到在汽车前格栅结构的值是否满足设计目标，从而得到最优化的前格栅结构形式，能够保证汽车有足够散热能力的同时，降低整车风阻。
另外，根据本发明上述实施例的汽车前格栅结构优化系统还可以具有如下附加的技术特征：
进一步地，所述设置模块与所述建立模块相连，所述设置模块具体用于：根据所述汽车前格栅结构的模型，获取汽车所需冷却模块的通风量，其中，所述冷却模块至少包括：散热器、冷凝器；根据所述汽车前格栅结构的模型，求解冷却散热能力，其中，所述冷却散热能力高于所述汽车所需冷却模块的通风量的能力要求；根据汽车前格栅的空间布置要求和所述冷却散热能力，设置所述约束函数。
进一步地，还包括：修改模块，所述修改模块与所述处理模块相连，用于根据工程经验对不合理的最优前格栅结构值对应的设计变量进行优化调整，并验证优化调整后的最优前格栅结构值对应的设计变量是否满足预设要求。
进一步地，所述预设要求包括所述设计目标和约束函数的要求。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的汽车前格栅结构优化方法的流程图；
图2是根据本发明一个实施例的汽车前格栅结构优化系统的结构图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
以下结合附图描述根据本发明实施例的汽车前格栅结构优化方法及系统。
图1是根据本发明一个实施例的汽车前格栅结构优化方法的流程图。
如图1所示，根据本发明一个实施例的汽车前格栅结构优化方法，包括：
S110：建立汽车前格栅结构的模型，其中，汽车前格栅结构的模型的参数至少包括：前格栅表面的倾斜程度，前格栅网格的厚度和大小，前格栅封堵面的长和宽。
具体来说，汽车前格栅结构的模型可以为汽车整车空气动力学CAE模型，CAE模型能全面体现前格栅的形貌特征及影响风阻的整车形貌特征。CAE模型的表面由三角形网格组成，体网格可以是六面体或多面体。其中，面网格是以弦偏差为要求以保证贴体程度的。
S120：根据汽车前格栅结构的模型，获取汽车前格栅结构的设计变量。
具体来说，汽车前格栅结构的设计变量为汽车前格栅结构的模型的参数，模型参数至少包括：前格栅表面的倾斜程度，前格栅网格的厚度和大小，前格栅封堵面的长和宽。并且，能够作为设计变量的模型的参数不包括安装孔、定位孔、卡接等不能改变位置及形貌特征的内容。
S130：为汽车前格栅结构提供设计目标，其中，设计目标满足整车风阻系数最低范围。
需要解释的是，这里所说的设计目标一般为所对应的整车风阻系数最低，这样可在满足冷却散热能力的同时，实现降低油耗。
S140：根据汽车前格栅的空间布置要求和冷却散热能力设置约束函数。
步骤S140具体包括：根据汽车前格栅结构的模型，获取汽车所需冷却模块的通风量，其中，冷却模块至少包括：散热器、冷凝器；根据汽车前格栅结构的模型，求解冷却散热能力，其中，冷却散热能力高于所述汽车所需冷却模块的通风量的能力要求；根据汽车前格栅的空间布置要求和冷却散热能力，设置约束函数。这样设置的约束函数能够在保证汽车有足够冷却散热能力的同时，尽可能的降低整车风阻。
具体来说，整车(同款或类似动力总成在类似车型)空气动力学仿真模型得出汽车所需冷却模块的通风量，其中，冷却模块的通风量包括散热器、冷凝器、中冷器、油冷器的通风量(kg/s)，记为Qrad、Qcon、Qint、Qoil。冷却散热能力是由汽车整车计算空气动力学CAE模型求解而得出，要求冷却散热能力要均高于冷却模块的进风量目标要求。
作为一个示例，在特定车速下，为保证动力总成散热需要冷凝器和散热器的通风量分别为0.4kg/s和0.6kg/s，则设定搭载前格栅的整车在该车速下，冷凝器、散热器的通风量分别不低于0.4kg/s和0.6kg/s。同时，根据所设计前格栅的空间布局特性，设定对应参数的变化范围即约束函数。
S150：根据所述设计变量得到在所述汽车前格栅结构的值，并判断在所述约束函数下所述汽车前格栅结构的值是否满足所述设计目标。
具体来说，约束函数约束了设计变量的取值，并将这个设计变量的值输入到求解器中，得到汽车前格栅结构形式的值，并判断得到的这个值是否满足设计目标，如果满足，将其留下，如果不满足，直接剔除。其中，在留下的值中选择一个最优值作为最优化结构形式，其中，求解器可以为STARCCM及其OPTIMATE模块。由于设计变量为汽车前格栅结构的模型的参数，模型参数至少包括：前格栅表面的倾斜程度，前格栅网格的厚度和大小，前格栅封堵面的长和宽。这些参数均需要输入到求解器中，进行求解，得到最优值。
作为一个示例，在满足约束函数下，设置前格栅表面的倾斜程度可以为10o、12°等等，前格栅网络的厚度可以为4cm或者7cm，前格栅封堵面的长度可以为20cm或22cm，前格栅封堵面的宽度可以为15cm或者18cm。将前格栅表面的倾斜程度10°、前格栅网络的厚度4cm、前格栅封堵面的长度20cm、前格栅封堵面的宽度15cm输入到求解器中，得到一个代表汽车前格栅结构形式的值A1，将前格栅表面的倾斜程度12°、前格栅网络的厚度4cm、前格栅封堵面的长度22cm、前格栅封堵面的宽度15cm输入到求解器中，得到一个代表汽车前格栅结构形式的值A2，等等，将不同的值进行匹配，得到代表汽车前格栅结构形式的值A1、A2、A3、A4，再判断A1、A2、A3、A4是否满足设计目标，如果A4不满足，则剔除，从A1、A2、A3中再选择一个数作为汽车前格栅最优结构形式，则求解出A1的参数为前格栅设计变量的最优参数。
在一些实施例中，还包括：根据工程经验对不合理的最优前格栅结构值对应的设计变量进行优化调整，并验证优化调整后的最优前格栅结构值对应的设计变量是否满足预设要求。进一步地，预设要求包括所述设计目标和约束函数的要求。
举例来说，模型的参数包括前格栅表面的倾斜程度，前格栅网格的厚度和大小，前格栅封堵面的长和宽。在得到汽车前格栅最优结构形式后，相应的设计变量中可能包括不合理的值，将这些值在重新优化，得到最优值。
根据本发明的汽车前格栅结构优化方法，通过在前格栅表面的倾斜程度，前格栅网格的厚度和大小，前格栅封堵面的长和宽，得到设计变量，并计算在约束函数下设定的设计变量得到在汽车前格栅结构的值，并判断在约束函数下设定的设计变量得到在汽车前格栅结构的值是否满足设计目标，从而得到最优化的前格栅结构形式，能够保证汽车有足够散热能力的同时，降低整车风阻。
图2是根据本发明一个实施例的汽车前格栅结构优化系统的结构图。
如图2所示，本发明一个实施例的汽车前格栅结构优化系统200，包括：建立模块210、获取模块220、提供模块230、设置模块240和处理模块250。
其中，建立模块210用于建立汽车前格栅结构的模型，其中，汽车前格栅结构的模型的参数至少包括：前格栅表面的倾斜程度，前格栅网格的厚度和大小，前格栅封堵面的长和宽。获取模块220与建立模块210相连，用于根据汽车前格栅结构的模型，获取汽车前格栅结构的设计变量。提供模块230用于为汽车前格栅结构提供设计目标，其中，设计目标满足整车风阻系数最低范围。设置模块240用于根据汽车前格栅的空间布置要求和冷却散热能力设置约束函数。处理模块250分别与获取模块220、提供模块230和设置模块240相连，用于根据所述设计变量得到在所述汽车前格栅结构的值，并判断在所述约束函数下所述汽车前格栅结构的值是否满足所述设计目标。
根据本发明的汽车前格栅结构优化系统，通过在前格栅表面的倾斜程度，前格栅网格的厚度和大小，前格栅封堵面的长和宽，得到设计变量，并计算在约束函数下设定的设计变量得到在汽车前格栅结构的值，并判断在约束函数下设定的设计变量得到在汽车前格栅结构的值是否满足设计目标，从而得到最优化的前格栅结构形式，能够保证汽车有足够散热能力的同时，降低整车风阻。
在一些实施例中，设置模块240与建立模块210相连，设置模块240具体用于：根据所述汽车前格栅结构的模型，获取汽车所需冷却模块的通风量，其中，所述冷却模块至少包括：散热器、冷凝器；根据所述汽车前格栅结构的模型，求解冷却散热能力，其中，冷却散热能力高于所述汽车所需冷却模块的通风量的能力要求；根据汽车前格栅的空间布置要求和所述冷却散热能力，设置所述约束函数。
在一些实施例中，还包括：修改模块，用于根据工程经验对不合理的最优前格栅结构值对应的设计变量进行优化调整，并验证优化调整后的最优前格栅结构值对应的设计变量是否满足预设要求。
在一些实施例中，预设要求包括所述设计目标和约束函数的要求。
需要说明的是，本发明实施例的汽车前格栅结构优化系统的具体实现方式与本发明实施例的汽车前格栅结构优化方法的具体实现方式类似，具体请参见汽车前格栅结构优化方法部分的描述，为了减少冗余，此处不做赘述。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种汽车前格栅结构优化方法，其特征在于，包括：
建立汽车前格栅结构的模型，其中，所述汽车前格栅结构的模型的参数至少包括：前格栅表面的倾斜程度，前格栅网格的厚度和大小，前格栅封堵面的长和宽；
根据所述汽车前格栅结构的模型，获取所述汽车前格栅结构的设计变量；
为所述汽车前格栅结构提供设计目标，其中，所述设计目标满足整车风阻系数最低范围；
根据汽车前格栅的空间布置要求和冷却散热能力设置约束函数；
根据所述设计变量得到在所述汽车前格栅结构的值，并判断在所述约束函数下所述汽车前格栅结构的值是否满足所述设计目标。
2.根据权利要求1所述的汽车前格栅结构优化方法，其特征在于，所述根据汽车前格栅的空间布置要求和冷却散热能力设置约束函数的步骤具体包括：
根据所述汽车前格栅结构的模型，获取汽车所需冷却模块的通风量，其中，所述冷却模块至少包括：散热器、冷凝器；
根据所述汽车前格栅结构的模型，求解冷却散热能力，其中，所述冷却散热能力高于所述汽车所需冷却模块的通风量的能力要求；
根据汽车前格栅的空间布置要求和所述冷却散热能力设置所述约束函数。
3.根据权利要求1所述的汽车前格栅结构优化方法，其特征在于，还包括：
根据工程经验对不合理的最优前格栅结构值对应的设计变量进行优化调整，并验证优化调整后的最优前格栅结构值对应的设计变量是否满足预设要求。
4.根据权利要求3所述的汽车前格栅结构优化方法，其特征在于，所述预设要求包括所述设计目标和约束函数的要求。
5.一种汽车前格栅结构优化系统，其特征在于，包括：
建立模块，用于建立汽车前格栅结构的模型，其中，所述汽车前格栅结构的模型的参数至少包括：前格栅表面的倾斜程度，前格栅网格的厚度和大小，前格栅封堵面的长和宽；
获取模块，所述获取模块与所述建立模块相连，用于根据所述汽车前格栅结构的模型，获取所述汽车前格栅结构的设计变量；
提供模块，用于为所述汽车前格栅结构提供设计目标，其中，所述设计目标满足整车风阻系数最低范围；
设置模块，用于根据汽车前格栅的空间布置要求和冷却散热能力设置约束函数；
处理模块，所述处理模块分别与所述获取模块、提供模块和设置模块相连，用于根据所述设计变量得到在所述汽车前格栅结构的值，并判断在所述约束函数下所述汽车前格栅结构的值是否满足所述设计目标。
6.根据权利要求5所述的汽车前格栅结构优化系统，其特征在于，所述设置模块与所述建立模块相连，所述设置模块具体用于：根据所述汽车前格栅结构的模型，获取汽车所需冷却模块的通风量，其中，所述冷却模块至少包括：散热器、冷凝器；根据所述汽车前格栅结构的模型，求解冷却散热能力，其中，所述冷却散热能力高于所述汽车所需冷却模块的通风量的能力要求；根据汽车前格栅的空间布置要求和所述冷却散热能力，设置所述约束函数。
7.根据权利要求5所述的汽车前格栅结构优化系统，其特征在于，还包括：
修改模块，所述修改模块与所述处理模块相连，用于根据工程经验对不合理的最优前格栅结构值对应的设计变量进行优化调整，并验证优化调整后的最优前格栅结构值对应的设计变量是否满足预设要求。
8.根据权利要求7所述的汽车前格栅结构优化系统，其特征在于，所述预设要求包括所述设计目标和约束函数的要求。
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