一种基于CATIA的乘用车空气动力学关键参数自动测量方法、设备及存储介质

技术领域

本发明属于整车空气动力学性能分析技术领域，具体涉及一种基于CATIA的乘用车空气动力学关键参数自动测量方法、设备及存储介质。

背景技术

电动车是未来车辆的发展趋势，风阻系数已成为影响车辆续航里程的关键因素。在车辆空气动力学性能开发的工程实际中，对关键参数的定量测量，是进行整车低风阻优化的基础。

车辆空气动力学性能分析流程中，在外流场仿真分析前，需要对影响整车风阻系数的关键参数进行定量的测量，并对整车关键位置断面进行对比。这些关键参数包括：车长、车宽、车高、轴距、前悬长、后悬长、接近角、离去角、格栅倾角、发罩高度、发罩倾角、前风窗倾角、前保侧转角、雾灯凹坑深度、侧窗倾角、后风窗倾角/实际作用角、轮缘高度等。

新车型开发过程的前期造型CAS数据更新频繁，对上述参数进行反复测量工作量大，需要进行十数次甚至数十次的参数测量，占据了CFD工程师较大的工作时长；同时汽车结构形式较为固定，不同车型部件数量及名称一致性高，参数测量工作多是简单重复的机械性操作，工作附加值低浪费人力。

此外参数测量过程中操作步骤众多且参数繁琐，不但耗时还易造成人为失误影响分析结论，以上因素共同制约车辆空气动力学性能开发工作效率的提升。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于CATIA的乘用车空气动力学关键参数自动测量方法、设备及存储介质，可有效减少参数测量过程中的重复性工作，以提高工程师的工作效率、缩短分析周期。

本发明通过如下技术方案实现。

一种基于CATIA的乘用车空气动力学关键参数自动测量方法，具体包括如下步骤：

步骤一：模板的构建：

(1)、依据车身结构特点对当前开发车型进行分类，根据分类结果分别选择代表性的车型，以此车型作为模板车型；

(2)、根据模板车型的车身结构，对车身外表面数据(CAS数据)进行分块命名；

(3)、将模板车型的地面线数据导入步骤(2)中；

(4)、定义待测量的空气动力学关键参数；

(5)、构建辅助测量线：根据步骤(4)中定义待测量的空气动力学关键参数，从而确定参数测量所需的CAS分块，进一步定义参数测量具体位置，建立参考平面并切割CAS分块得到断面线，即辅助测量线；

(6)、通过对辅助测量线之间的相对位置或角度关系的测量，得到步骤(4)中所述的待测量的空气动力学关键参数的数值，在操作界面上保持测量结果；

(7)、保存模板车型的测量结果文件，测量模板构建完成；所有大类的模板车型的测量模板构建完成后，可得到测量模板库；

步骤二：模板选择：

新产品开发项目中，根据待测量车辆的分类，从模板库匹配测量模板；

步骤三：数据准备：

所述数据包括待测量车型的车身外饰CAS数据以及车型地面线数据；

步骤四：数据处理：

待测量车型的车身外饰CAS数据依据步骤一中的(2)中的规则进行分块命名；

步骤五：部件替换：

将待测量车型的车身外饰CAS数据以及车型地面线数据导入步骤一中所建立的模板中，应用Catia的“替换”功能，按照分块依次替换模板中相同命名的分块数据，替换完成后，模板中的测量线及测量结果自动更新；

步骤六：结果输出：

测量结果更新完成后，基于测量结果创建设计表，以excel文件的格式输出自动测量结果。

进一步地，步骤一中所述依据车身结构特点对当前开发车型进行分类，具体地分别两大类，分别为三厢车型、SUV/MPV。

进一步地，步骤一中所述的模板车型的车身结构包括前保险杠、格栅、组合灯、发动机罩、顶盖、风窗及后保险杠。

进一步地，步骤一中所述的待测量的空气动力学关键参数包括车长、车宽、车高、轴距、前悬长、后悬长、接近角、离去角、格栅倾角、发罩高度、发罩倾角、前风窗倾角、前保侧转角、雾灯凹坑深度、侧窗倾角、后风窗倾角/实际作用角及轮缘高度。

进一步地，步骤三中所述的车身外饰CAS数据应保证参数测量所需的分块完整；车型地面线数据应包含待测量载荷下的地面线，前后轮心、前后轮外廓在Y0面的投影。

第二方面，本发明提供了一种设备，包括：

一个或多个处理器；

用于存储所述一个或多个处理器可执行指令的存储器；

其中，所述一个或多个处理器被配置为：

执行本发明第一方面所述的方法。

第三方面，本发明提供了一种非临时性计算机可读存储介质，当所述存储介质中的指令由设备的处理器执行时，使得设备能够执行本发明第一方面所述的方法。

第四方面，本发明提供了一种应用程序产品，当应用程序产品在设备在运行时，使得设备执行本发第一方面所述的方法。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

(1)快捷性；本发明通过模板文件的形式实现了关键参数的自动测量，单次测量效率约为手工操作的6倍；

(2)标准性；本发明的模板文件可保证不同数据间测量及切片的相对位置一致；

(3)适用性；本发明基于车辆部件的名称进行参数测量基准定位，可满足A0—E级各型乘用车的测量需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明的一种基于CATIA的乘用车空气动力学关键参数自动测量方法的流程示意图；

图2为本发明实施例1中与参数测量直接相关的CAS数据的示意图；

图3为本发明实施例1中构建辅助测量线的示意图；

图4为本发明实施例1中模板建立的示意图；

图5为本发明实施例1中数据准备的示意图；

图6为本发明实施例1中数据处理的示意图；

图7为本发明实施例3中的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为清楚、完整地描述本发明所述技术方案及其具体工作过程，结合说明书附图，本发明的具体实施方式如下：

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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

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。

实施例1

如图1所示，为本实施例的一种基于CATIA的乘用车空气动力学关键参数自动测量方法的流程示意图，本实施例以SUV车型为例阐述从模板构建到参数自动测量的整个流程，该方法具体包括以下步骤：

步骤一：模板构建：

(1)、根据模板车型的车身结构对车身外表面数据进行分块及命名；本实施例中仅选取与参数测量直接相关的CAS数据进行分块及命名，具体包括车身整体及14个分块，如图2所示：上格栅、前灯、前保险杠下沿、前保险杠侧沿、发动机罩、前风挡、侧窗、腰线、尾翼、后封窗、尾灯、后保下沿、前轮眉、后轮眉；

(2)、将模板车型的地面线数据导入步骤(2)中；本实施例中测量的是设载姿态下的整车参数，因此地面线及车轮外廓均为设载状态；

(3)、定义待测量的空气动力学关键参数；本实施例中整车外气动分析需要测量的参数共17个，包括：车长、车宽、车高、轴距、前悬长、后悬长、接近角、离去角、格栅倾角、发罩高度、发罩倾角、前风窗倾角、前保侧转角、雾灯凹坑深度、侧窗倾角、后风窗倾角/实际作用角、轮缘高度；

(4)、如图3所示，构建辅助测量线：根据步骤(3)中选定的测量参数，可确定测量这些参数需要的车身断面线，构建辅助测量面以截取断面下，这些平面基于车身分块的相对位置创建，是保证所有同类车型的模板通用性的基础；采用Catia创成式外形设计中的“相交”命令，得到平面与对应车身分块的交线，即为辅助测量线；

(5)、通过对辅助测量线之间的相对位置或角度关系的测量，得到步骤(4)中所述的17个参数的数值，在操作界面上保持测量结果，模板构建完成；

(6)、模板以CATIA Part文件形式建立，特征树中包括13个几何体及一个测量特征，如图4所示；Surface_Template中存储与关键参数测量相关的分块命名后的CAS面，Ground_Line_Template中是车辆地面线数据，Cut_Plane_Template是参数测量的定位基准面，Measure_*_Template中包含各参数测量辅助线、辅助点，Section_for_Output是CAS关键位置的断面线；

步骤二、关键参数测量；

(1)、测量模板选择：

本实施例以SUV车型为例对本实施例进行阐述，选择步骤一中建立的模板文件；

(2)、数据准备：

本实施例中采用的是某SUV车型的车身外饰CAS数据，整车外流场分析过程中采用设计载荷地面线，如图5所示。

(3)、数据处理：

将同一部件区域内的面“接合”在一起，对接合后曲面进行命名；

本实施例中车身命名与模板一致，分为如下部分：格栅、发罩、前大灯、雾灯、前保侧沿、前保下沿、前风窗、侧窗、腰线、后风窗、后扰流板、尾灯、后保、后保下沿、前后轮缘，部件区域如图6所示；

(4)、部件替换：

Surface_Template几何体中，全选的CAS面模板文件，“替换”命令中按命名顺序用CAS数据中的面替换模板中的面；

(5)、测量结果输出：

替换完成后，对测量栏进行更新，图中各测量参数会随着数据变化进行自动更新，在设计表将各个需要测量的参数插入输出项中，以excel文件形式导出。同时关键断面储存在Sections_for_Output几何体中。

本实施例中输出的关键参数包括十七个：车长、车宽、车高、轴距、前悬、后悬、接近角、离去角、格栅倾角、发罩高度、发罩倾角、前风窗倾角、前保侧转角、雾灯凹坑深度、侧窗倾角、后风窗实际作用角、轮缘高度。输出参数的处理结果如表1所示。

表1为空气动力学关键参数输出结果表

实施例2

图7为本发明实施例2中的一种计算机设备的结构示意图。图7示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性计算机设备12的框图。图7显示的计算机设备12仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图7所示，计算机设备12以通用计算设备的形式表现。计算机设备12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16，系统存储器28，连接不同系统组件(包括系统存储器28和处理单元16)的总线18。

总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线，微通道体系结构(MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线以及外围组件互连(PCI)总线。

计算机设备12典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被计算机设备12访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。

系统存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(RAM)30和/或高速缓存存储器32。计算机设备12可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图7未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图7中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如CD-ROM,DVD-ROM或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。

具有一组(至少一个)程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在例如存储器28中，这样的程序模块42包括——但不限于——操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。

计算机设备12也可以与一个或多个外部设备14(例如键盘、指向设备、显示器24等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机设备12交互的设备通信，和/或与使得该计算机设备12能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口22进行。另外，本实施例中的计算机设备12，显示器24不是作为独立个体存在，而是嵌入镜面中，在显示器24的显示面不予显示时，显示器24的显示面与镜面从视觉上融为一体。并且，计算机设备12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器20通过总线18与计算机设备12的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合计算机设备12使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

处理单元16通过运行存储在系统存储器28中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明实施例所提供的一种基于CATIA的乘用车空气动力学关键参数自动测量方法。

实施例3

本发明实施例3提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本申请所有发明实施例提供的一种基于CATIA的乘用车空气动力学关键参数自动测量方法。

可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于——无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。