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1.能源部優(yōu)化過程

DOE優(yōu)化方法的主要功能是控制變量。首先，在控制條件下有效地操縱或改變自變量，從而可以觀察到響應(yīng)的變化。其次，通過整理輸入和輸出反應(yīng)的影響，分析系統(tǒng)可理解性的敏感性；最后，探討了設(shè)計變量對系統(tǒng)響應(yīng)的影響計算，確定了參數(shù)間的相互影響，并對優(yōu)化設(shè)計進行了粗略估計。同時，為響應(yīng)面(RSM)模型和克里金代理模型的構(gòu)建準(zhǔn)備數(shù)據(jù)庫(詳見圖1)。

基于DOE優(yōu)化方法的整車空氣動力學(xué)開發(fā)

2. 網(wǎng)格變形-Morphing

在DOE方法的整車空氣動力學(xué)開發(fā)過程中，與人工網(wǎng)格變形相比，自動網(wǎng)格變形技術(shù)不僅可以節(jié)省大量時間，還可以保證網(wǎng)格質(zhì)量的一致性。車輛網(wǎng)格變形的好壞直接影響CFD計算的收斂性和準(zhǔn)確性，從而影響DOE設(shè)計空間優(yōu)化的結(jié)論。

CAE模型的網(wǎng)格變形通過給定的表達形式實現(xiàn)節(jié)點的運動，該表達形式可以是矩陣表示的數(shù)學(xué)形式，也可以是目標(biāo)形狀定義的幾何形式。網(wǎng)格變形技術(shù)中的節(jié)點可分為控制節(jié)點、可變形節(jié)點和固定節(jié)點。控制節(jié)點通過平移、旋轉(zhuǎn)、縮放、投影等多種變換方式移動，驅(qū)動整個變形過程；可變形節(jié)點與控制節(jié)點一起移動。網(wǎng)格變形大致可以分為兩種方式:自由變形和基于控制塊的變形(見圖2)。

基于DOE優(yōu)化方法的整車空氣動力學(xué)開發(fā)

3.能源部取樣技術(shù)

在DOE方法的整車空氣動力學(xué)發(fā)展過程中，DOE采樣技術(shù)的選擇決定了整個設(shè)計空間中采樣點的數(shù)量和響應(yīng)面或代理模型的精度。

如果樣本數(shù)量太大，采樣的意義就會喪失，計算流體力學(xué)計算的時間也會增加。如果樣本點數(shù)量過少，就會失去代表性，無法反映整個設(shè)計空間的實際情況。在實際工程應(yīng)用中，通常使用均勻拉丁超立方體和正交陣列采樣。均勻拉丁超立方體采樣可以取出有代表性且不重復(fù)的初始樣本點，用較少的樣本點進行CFD計算。

基于DOE優(yōu)化方法的整車空氣動力學(xué)開發(fā)

4.能源部數(shù)據(jù)處理

在DOE方法的整車氣動開發(fā)過程中，DOE會運行設(shè)計樣本中的每個采樣測試點，每個采樣測試點都會產(chǎn)生一個響應(yīng)。當(dāng)獲得所有響應(yīng)信息后，建立一個標(biāo)準(zhǔn)的二階最小二乘多項式響應(yīng)面來逼近測試點，這將產(chǎn)生一系列多項式系數(shù)。以兩個獨立因子X1和X2為例，考慮多項式:

基于DOE優(yōu)化方法的整車空氣動力學(xué)開發(fā)

設(shè)計變量和響應(yīng)之間的關(guān)系成為主要影響，通常通過擬合多項式的系數(shù)計算設(shè)計變量和響應(yīng)之間的關(guān)系來獲得。主要影響反映了設(shè)計變量如何平均影響響應(yīng)。

帕累托分析，在整個優(yōu)化設(shè)計空間中，為了達到優(yōu)化目標(biāo)(最小風(fēng)阻等。)，必須達到設(shè)計變量的組合狀態(tài)。圖5是帕累托貢獻率圖。通過正則化多項式的系數(shù)，因子對響應(yīng)的影響通過列的長度直觀地反映出來，并對因子對響應(yīng)的貢獻進行排序。

基于DOE優(yōu)化方法的整車空氣動力學(xué)開發(fā)