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基于TRIZ理论的汽车造型优化设计研究

作　者: 杨一鸣
导　师: 陆怀民
学　校: 东北林业大学
专　业: 农业机械化工程
关键词: TRIZ理论冲突解决矩阵汽车造型优化设计
分类号: U462
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

汽车造型设计是汽车研发中十分重要的一部分,其设计成本占整车的1/2-1/3。汽车造型是包含了美学、材料学、人机工程学、空气动力学等多个学科的综合性设计,而其中空气动力学是造型设计中极为重要的一项技术设计指标。本文对TRIZ理论的基本内容进行阐述,介绍发明问题解决的核心方法—冲突解决矩阵。从汽车动力性、燃油经济性、操纵稳定性三个方面分析气动力对于汽车的影响,建立汽车三维模型,在前处理中为保证计算精度,选取合理的计算域,采用“三棱柱十四面体+六面体”的混合网格对汽车模型进行划分,将网格导入FLUENT中,设计适当的边界条件,进行外流场数值模拟，分析压力分布图和速度分布图,找到模型中待改善的区域。结合TRIZ理论的冲突解决矩阵,确定影响汽车空气动力性的矛盾冲突参数为速度和能量损失,在冲突解决矩阵中给出的发明原理中,选择曲面化和参数改变这两条发明原理来解决矛盾。将这两条发明原理应用到汽车模型中,对汽车模型的前端过渡半径、车尾底部上翘角度、背部角度和后风窗角度进行多次修改,并进行外流场数值模拟,探讨当这些局部造型发生改变时,对汽车模型气动阻力和气动升力的影响,分析其产生的原因,并得出优化设计方案,从而提高汽车的空气动力性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-13
  1.1 引言  8
  1.2 TRIZ理论在国外的研究与发展  8-9
  1.3 TRIZ理论在国内的研究与发展  9-10
  1.4 汽车空气动力学在国外的研究与发展  10-11
  1.5 汽车空气动力学在国内的研究与发展  11
  1.6 研究内容  11-13
2 TRIZ理论  13-19
  2.1 TRIZ理论基本概念  13
  2.2 TRIZ的基本内容  13-16
    2.2.1 产品进化理论  13-14
    2.2.2 冲突解决原理  14-15
    2.2.3 物质—场分析标注解  15
    2.2.4 效应  15
    2.2.5 ARIZ发明问题解决算法  15-16
  2.3 冲突解决矩阵  16-17
  2.4 发明问题解决过程  17-18
  2.5 本章小结  18-19
3 汽车空气动力学基础  19-27
  3.1 汽车的气动力  19-20
  3.2 气动力对汽车性能的影响  20-24
    3.2.1 汽车动力学基本方程  20-21
    3.2.2 气动力对汽车动力性的影响  21-22
    3.2.3 气动力对燃油经济性的影响  22-24
    3.2.4 气动力对汽车操纵稳定性的影响  24
  3.3 空气动力学流场分析的基本方程与模型  24-26
    3.3.1 气流运动的基本方程  25
    3.3.2 湍流模型  25-26
  3.4 本章小结  26-27
4 汽车模型构建与影响因素分析  27-34
  4.1 汽车几何模型构建  27
  4.2 汽车模型分析  27-32
    4.2.1 计算域生成与网格划分  28-30
    4.2.2 设定边界条件  30
    4.2.3 湍流模型选择  30
    4.2.4 设置介质物理参数  30
    4.2.5 外流场计算结果分析  30-32
  4.3 影响因素分析  32-33
    4.3.1 影响因素分析  32
    4.3.2 发明原理分析应用  32-33
  4.4 本章小结  33-34
5 汽车造型的优化设计研究  34-50
  5.1 前端过渡半径改变与优化  34-38
  5.2 车尾底部上翘角度改变与优化  38-41
  5.3 后背倾角改变与优化  41-44
  5.4 后车窗角度改变与优化  44-48
  5.5 本章小结  48-50
结论  50-51
参考文献  51-54
附录  54-55
攻读学位期间发表的学术论文  55-56
致谢  56-57

基于TRIZ理论的汽车造型优化设计研究

内容摘要

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