太阳能电动车车身设计及分析
摘要
太阳能电动车由于无有害排放物以及利用太阳能驱动，被称为“未来汽车”。其研究与开发，有益于汽车相关技术的进步与发展，将来让太阳能电动车真正服务于人类。本文研究了一种以参赛为目的太阳能电动车，介绍了车身设计计算相关的研究工作，主要包括：
1 探讨了太阳能电动车车身三维造型设计的方法与步骤，运用计算机辅助设计技术建立了车身三维几何模型。
2 建立了车身外部流场的计算模型，研究了运用计算流体力学方法对车身外部流场进行数值模拟的方法。
3 以降低空气阻力为主要目标，同时兼顾其他因素，进行了多种设计方案的计算分析与比较，最终得到了较为理想的车身设计方案。
4 对车身及其附件进行了详细的结构设计，其中主要包括：车身与车架的连接与固定；座舱盖的设计及与车身的连接；座舱盖移动机构的设计；前后车身密封和顶部太阳能电池板的设计等。
太阳能电动车车身与常规汽车车身相比较有较大差别，本文所作的研究工作为后续的实车试制打下了良好的基础。
Solar car is considered as "future car" because of its no harmful emission and driven by solar energy. Its R&D is beneficial to the development of related technology of the car, so as to let solar car serve people truly in the future. A solar car with the aim at participating in the race is designed in this paper, research work related to design and computation of the car body are introduced, which mainly include:
1 The method and steps of three-dimensional modeling of solar car body is researched, and the three-dimensional geometrical model of solar car body is set up with the help of computer aided design.
2 The simulation model of the flow-field outside the car body is built using computational fluid dynamics, the method of numerical simulation of the flow-field outside the car body is researched.
3 Aiming at reducing CD A and considering other factors simultaneously, several design schemes are analyzed and compared with each other, and finally the relatively ideal design scheme of the car body is obtained.
4 The body structure and its accessories are designed in detail, which mainly include: the linking and fixation of body and frame; the canopy design and its linking with body; moving structure of the canopy; the sealing of front and back body design and the top board of solar cells design;
There are some differences between the body of the solar car and conventional cars, the research work that have been done in this paper makes a good foundation for the solar car development.
1 探讨了太阳能电动车车身三维造型设计的方法与步骤，运用计算机辅助设计技术建立了车身三维几何模型。
2 建立了车身外部流场的计算模型，研究了运用计算流体力学方法对车身外部流场进行数值模拟的方法。
3 以降低空气阻力为主要目标，同时兼顾其他因素，进行了多种设计方案的计算分析与比较，最终得到了较为理想的车身设计方案。
4 对车身及其附件进行了详细的结构设计，其中主要包括：车身与车架的连接与固定；座舱盖的设计及与车身的连接；座舱盖移动机构的设计；前后车身密封和顶部太阳能电池板的设计等。
太阳能电动车车身与常规汽车车身相比较有较大差别，本文所作的研究工作为后续的实车试制打下了良好的基础。
Solar car is considered as "future car" because of its no harmful emission and driven by solar energy. Its R&D is beneficial to the development of related technology of the car, so as to let solar car serve people truly in the future. A solar car with the aim at participating in the race is designed in this paper, research work related to design and computation of the car body are introduced, which mainly include:
1 The method and steps of three-dimensional modeling of solar car body is researched, and the three-dimensional geometrical model of solar car body is set up with the help of computer aided design.
2 The simulation model of the flow-field outside the car body is built using computational fluid dynamics, the method of numerical simulation of the flow-field outside the car body is researched.
3 Aiming at reducing CD A and considering other factors simultaneously, several design schemes are analyzed and compared with each other, and finally the relatively ideal design scheme of the car body is obtained.
4 The body structure and its accessories are designed in detail, which mainly include: the linking and fixation of body and frame; the canopy design and its linking with body; moving structure of the canopy; the sealing of front and back body design and the top board of solar cells design;
There are some differences between the body of the solar car and conventional cars, the research work that have been done in this paper makes a good foundation for the solar car development.
引文
1 崔心存．现代汽车新技术．北京：人民交通出版社，2001
2 《汽车工程设计手册》编辑委员会．汽车工程设计手册-设计篇．北京：人民交通出版社，2001
3 [德]乌·谢费尔特，彼·瓦尔泽．未来的汽车技术．北京：人民交通出版社，1997
4 方荣生，顶立成，李亭寒，陈小霓．太阳能应用技术．中国农业机械出版社，1985
5 郭廷玮，李安定，王焕义编译．太阳能的利用和前景．科学普及出版社，1984
6 American Solar Car Challenge 2003 Regulations. 2002.7
7 岩田孝弘电池动力自动车．HONDA R&D Technical Review, 1991(3)：1～11
8 岩田孝弘电池动力自动车．HONDA R&D Technical Review 1993(6): 1～16
9 www.Chinese-solar.com
10 吕植中，刘煊．飞轮载世界——汽车科技．北京：北京理工大学出版社，2002
11 J．C．麦克维．太阳能——太阳能应用导论．北京：国防工业出版社，1984
12 [美]Unigaphics Solution Inc. UG自由形状特征建模培训教程．北京：清华大学出版社，2002
13 常思勤．车辆及其发动机CAD技术．北京：北京理工大学出版社，1997
14 张国忠．现代设计方法在汽车设计中的应用．沈阳：东北大学出版社，2002
15 吴亚良．现代轿车车身设计．上海：上海科学技术出版社，1999
16 王宏雁，刘忠铁．汽车车身造型与结构设计．上海：同济大学出版社，1996
17 杜广生．汽车空气动力学．中国标准出版社，1999
18 周一明，毛恩荣．车辆人机工程学．北京：北京理工大学出版社，1999
19 郭青山，汪元辉．人机工程设计．天津：天津大学出版社，1994
20 庞志成，孙景武，何家铭．汽车造型设计．南京：江苏科学出版社，1993
21 黄向东．轿车车身造型空气动力学寻优的探索．机械工程学报，1998(3)：64～71
22 李承德，马方武．新版汽车外形的发展．北京：人民交通出版社，1991
23 陈维常．车用非金属材料教程．北京：北京理工大学出版社，1998
24 姜乐华，谷正气．CFD在汽车空气动力学研究中的应用．湖南大学学报，1997(4)：52～56
25 M.N. Dhaubhadel. CFD Applications in the Automotive Industry, Journal of Fluids Engineering, 1996(118): 647～653
26 黄向东．汽车空气动力学与车身造型．人民交通出版社，2000
27 Patrics J. Roache. Computational Fluid Dynamics(1972). Hermosa Publishers
28 范士杰．汽车空气动力学的计算机仿真方法．汽车技术，1996(4)：21～34
29 莫乃榕．工程流体力学．武汉：华中科技大学出版社，2000
30 陶文铨．数值传热学．西安：西安交通大学出版社，1988
31 傅立敏．汽车空气动力学数值模拟．北京：北京理工大学出版社，2001
32 Barth. R. Effect of shape and airflow about automobile on drag, lift and directional control Verein Deutches Ingenieure, 98, No. 22(1956)
33 T-H. Shih, W. W. Liou, A. Shabbir, and J. Zhu. A New κ-∈Eddy-Viscosity Model for High Reynolds Number Turbulent Flows-Model Development and Validation. Computers Fluids, 24(3): 227-238. 1995
34 Ymada. A. Computational Analysis of Flow Around a Simplified Vehicle-likebody, SAE, 930293
35 Fujitani. K, Uematsu.Y. Simultaneous Computation of the External Flow Around a Car Body and the internal Flow Through its Engine Compartment. SAE.930068
36 姜乐华，黄天．空气动力性对未来汽车外形设计的影响．汽车研究与开发，1997(5)：24～27
37 黄晓鹏．汽车空气动力外形优化设计方法．汽车研究与开发，1998(1)：20～24
38 黄向东．气动新理论模型与车身造型ICAS方法及系统．中国学术期刊文摘，1999(8)：1070～1073
39 郭朱亭．汽车车身设计．吉林：吉林科技出版社，1994
40 邓仕珍．汽车车身制造工艺学．北京：北京理工大学出版社，1997
41 羊秋林，吕莉雯．汽车用轻量化材料．北京：机械工业出版社，1991
42 李尹熙．汽车非金属材料．北京：北京理工大学出版社，1999
43 林宁．汽车设计．北京：机械工业出版社，1991
44 A.J. Chorin. A. Numerical Method for Solving Incompressible Viscous Incompressible Flow of Fluid with Free Surface Fluids, 8—12(1965), p. 2182
45 Hucho W—H. Aerodynamics of Road Vehicles, SAE International, 1998
46 [德]W. H. Hucho. Aerodynamics of Road Vehicles. Julius Spinger, 1990
47 [英]A. J. Scibo Rylski. Aerodynamics of Road Vehicles. Pentechpress, 1975
48 [美]Chow C Y. Kuethe A M. Foundations of Aerodynamics. New York, 1976
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