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1.能源部?jī)?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(jì)變量對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)的影響計(jì)算，確定了參數(shù)間的相互影響，并對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了粗略估計(jì)。同時(shí)，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(dòng)力學(xué)開發(fā)

2. 網(wǎng)格變形-Morphing

在DOE方法的整車空氣動(dòng)力學(xué)開發(fā)過程中，與人工網(wǎng)格變形相比，自動(dòng)網(wǎng)格變形技術(shù)不僅可以節(jié)省大量時(shí)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(jì)算的收斂性和準(zhǔn)確性，從而影響DOE設(shè)計(jì)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(dá)形式實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，該表達(dá)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(diǎn)可分為控制節(jié)點(diǎn)、可變形節(jié)點(diǎn)和固定節(jié)點(diǎn)。控制節(jié)點(diǎn)通過平移、旋轉(zhuǎn)、縮放、投影等多種變換方式移動(dòng)，驅(qū)動(dòng)整個(gè)變形過程；可變形節(jié)點(diǎn)與控制節(jié)點(diǎn)一起移動(dòng)。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(dòng)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(dòng)力學(xué)發(fā)展過程中，DOE采樣技術(shù)的選擇決定了整個(gè)設(shè)計(jì)空間中采樣點(diǎn)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(huì)喪失，計(jì)算流體力學(xué)計(jì)算的時(shí)間也會(huì)增加。如果樣本點(diǎn)數(shù)量過少，就會(huì)失去代表性，無法反映整個(gè)設(shè)計(jì)空間的實(shí)際情況。在實(shí)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(diǎn)，用較少的樣本點(diǎn)進(jìn)行CFD計(jì)算。

基于DOE優(yōu)化方法的整車空氣動(dòng)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(dòng)開發(fā)過程中，DOE會(huì)運(yùn)行設(shè)計(jì)樣本中的每個(gè)采樣測(cè)試點(diǎn)，每個(gè)采樣測(cè)試點(diǎn)都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)響應(yīng)。當(dāng)獲得所有響應(yīng)信息后，建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的二階最小二乘多項(xiàng)式響應(yīng)面來逼近測(cè)試點(diǎn)，這將產(chǎn)生一系列多項(xiàng)式系數(shù)。以兩個(gè)獨(dú)立因子X1和X2為例，考慮多項(xiàng)式:

基于DOE優(yōu)化方法的整車空氣動(dòng)力學(xué)開發(fā)

設(shè)計(jì)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(xiàng)式的系數(shù)計(jì)算設(shè)計(jì)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(jì)變量如何平均影響響應(yīng)。

帕累托分析，在整個(gè)優(yōu)化設(shè)計(jì)空間中，為了達(dá)到優(yōu)化目標(biāo)(最小風(fēng)阻等。)，必須達(dá)到設(shè)計(jì)變量的組合狀態(tài)。圖5是帕累托貢獻(xiàn)率圖。通過正則化多項(xiàng)式的系數(shù)，因子對(duì)響應(yīng)的影響通過列的長度直觀地反映出來，并對(duì)因子對(duì)響應(yīng)的貢獻(xiàn)進(jìn)行排序。

基于DOE優(yōu)化方法的整車空氣動(dòng)力學(xué)開發(fā)