李卓 葛翔

摘要：為了優(yōu)化汽車造型開發(fā)中的參數(shù)化設(shè)計(jì)流程，擴(kuò)充參數(shù)化設(shè)計(jì)的使用方式。文章提供了一種工程參數(shù)與造型設(shè)計(jì)結(jié)合的參數(shù)化設(shè)計(jì)方法，該方法可以快速生成大量滿足工程要求的最優(yōu)方案。文章從造型工程參數(shù)出發(fā)，借助參數(shù)化軟件和遺傳算法對(duì)汽車前臉格柵造型進(jìn)行設(shè)計(jì)，并使用CFD仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)結(jié)果進(jìn)行綜合分析。用實(shí)例驗(yàn)證了該方法在參數(shù)化設(shè)計(jì)中應(yīng)用的可行性與高效性。

關(guān)鍵詞：參數(shù)化設(shè)計(jì) 汽車造型設(shè)計(jì) 工程可行性 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 進(jìn)氣格柵設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TB47 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-0069（2022）11-0138-04

Abstract：To optimize the parametric design process in automobile modeling development and expand the use of parametric design. This paper provides a parametric design method combining engineering parameters with modeling design，which can quickly generate a large number of optimal schemes to meet engineering requirements. Starting from the modeling engineering parameters，this paper designs the car front grille with the help of parametric software and genetic algorithm ，and uses CFD simulation experiment to comprehensively analyze the results.The feasibility and efficiency of this method in parametric design are verified by an example.

Keywords：Parametric design Automobile styling design Engineering feasibility Computer aided design Grille design

引言

參數(shù)化設(shè)計(jì)是近年來(lái)汽車設(shè)計(jì)中一股新的潮流，通過(guò)計(jì)算機(jī)的邏輯計(jì)算，設(shè)計(jì)師可以更加精確且動(dòng)態(tài)地生成造型。參數(shù)化設(shè)計(jì)是一種借助計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力來(lái)解決客觀設(shè)計(jì)問(wèn)題的工作方法[1]。設(shè)計(jì)師可以將其對(duì)設(shè)計(jì)的思考輸入計(jì)算機(jī)中，通過(guò)對(duì)邏輯的有序編寫來(lái)進(jìn)行動(dòng)態(tài)約束，從而生成相應(yīng)的造型。各種參數(shù)可以在一定的組合方式中產(chǎn)生無(wú)數(shù)種方案。傳統(tǒng)從視覺美學(xué)角度出發(fā)的設(shè)計(jì)思路，本質(zhì)上還是一種基于人腦的黑箱生形的過(guò)程，而利用參數(shù)化設(shè)計(jì)的方式可以讓設(shè)計(jì)產(chǎn)生更多可能。

本文通過(guò)Grasshopper參數(shù)化造型工具，將參數(shù)化造型設(shè)計(jì)方法與工程參數(shù)打通，利用遺傳算法對(duì)結(jié)果進(jìn)行集成收斂，生成滿足產(chǎn)品性能的最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。最后對(duì)產(chǎn)生的結(jié)果進(jìn)行CFD仿真實(shí)驗(yàn)，使格柵的造型設(shè)計(jì)與產(chǎn)品性能相匹配，為美學(xué)設(shè)計(jì)提供驗(yàn)證方法和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

一、參數(shù)化設(shè)計(jì)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用背景

（一）參數(shù)化設(shè)計(jì)的基本概念

參數(shù)化設(shè)計(jì)的本質(zhì)是可控量化參數(shù)通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件設(shè)定法則或者邏輯函數(shù)實(shí)現(xiàn)生成多元結(jié)果的過(guò)程[2]。其通過(guò)函數(shù)表達(dá)幾何關(guān)系；用數(shù)字化的方法詮釋設(shè)計(jì)中的邏輯方法；利用計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力代替人腦的決策。擁有著計(jì)算機(jī)的數(shù)字邏輯背景，參數(shù)化設(shè)計(jì)通過(guò)邏輯建?？蔀閺V泛適用的工業(yè)化產(chǎn)品提供大量富有變化的形態(tài)結(jié)構(gòu)樣式，對(duì)于形成全新的產(chǎn)品形態(tài)產(chǎn)生了巨大貢獻(xiàn)[3]。

（二）參數(shù)化在汽車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方式

汽車設(shè)計(jì)中參數(shù)化設(shè)計(jì)拓展了表面肌理的多樣性，逐漸成為近幾年常用的紋理設(shè)計(jì)手段。目前參數(shù)化在汽車設(shè)計(jì)領(lǐng)域的主流研究分為以下兩種。

第一種是依托于外觀設(shè)計(jì)的產(chǎn)品紋理，拓展了表面肌理的多樣性，逐漸成為近幾年常用的紋理設(shè)計(jì)手段。當(dāng)前環(huán)境下的汽車參數(shù)化設(shè)計(jì)中，參數(shù)化被應(yīng)用于凸顯電動(dòng)時(shí)代下汽車造型的智能語(yǔ)義。如圖1在2016年寶馬發(fā)布的Next100概念車中，在輪包，格柵，儀表板的表面使用了宛如生物表皮般的參數(shù)化紋理。其表面紋理會(huì)隨著車輪轉(zhuǎn)向而發(fā)生變化，表層紋理逐漸張開露出隱藏的紅色光源。

另一種是空間造型的參數(shù)化設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)參數(shù)化設(shè)計(jì)算法加3D打印得到的產(chǎn)品具有成型快，參數(shù)控制精準(zhǔn)的特性，可以應(yīng)用在個(gè)性化定制的中。目前結(jié)構(gòu)優(yōu)化算法在設(shè)計(jì)中的運(yùn)用為個(gè)性化的定制指明了新的方向，如圖2，2020年保時(shí)捷公司推出了3D打印的個(gè)性化賽車座椅，采用了3D打印填充層的設(shè)計(jì)，其填充層結(jié)構(gòu)主要采用的是有序多孔結(jié)構(gòu)，其單元結(jié)構(gòu)具有規(guī)律性，每個(gè)單元的物理性能相似。通過(guò)調(diào)節(jié)每個(gè)單元的參數(shù)，并輔以拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化，將原來(lái)實(shí)心的填充層轉(zhuǎn)變?yōu)榭招牡慕Y(jié)構(gòu)，為客戶提供了三種不同的座椅軟硬度選擇[4]。

（三）汽車參數(shù)化存在的問(wèn)題

參數(shù)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用面窄，汽車設(shè)計(jì)的參數(shù)化設(shè)計(jì)裝飾性大于實(shí)際用途。

目前參數(shù)化設(shè)計(jì)形式的創(chuàng)新能力不強(qiáng)。以設(shè)計(jì)師圖像思維能力驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)方法始終逃離不了設(shè)計(jì)師個(gè)人能力和經(jīng)驗(yàn)主義的限制，參數(shù)化的軟件只在輔助建模的階段介入。

設(shè)計(jì)流程復(fù)雜。汽車是一個(gè)十分復(fù)雜的工業(yè)產(chǎn)品，其大多數(shù)零部件都需要滿足一定的產(chǎn)品性能或者法律法規(guī)的要求，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中往往需要工程部門和設(shè)計(jì)部門的協(xié)作，通過(guò)多次反復(fù)修改使零部件達(dá)到要求。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人類已經(jīng)進(jìn)入了高速發(fā)展的智能化時(shí)代，復(fù)雜又充滿韻律感的參數(shù)化設(shè)計(jì)能給人帶來(lái)全新的視覺沖擊力。在這樣的背景下，未來(lái)在汽車設(shè)計(jì)手段中可以借助參數(shù)化的軟件，通過(guò)“以力生形”的方式，從參數(shù)和實(shí)際功能出發(fā)，讓電腦智能對(duì)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化。參數(shù)化設(shè)計(jì)生成無(wú)限多方案的同時(shí)，也能讓工程和創(chuàng)意設(shè)計(jì)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，以期優(yōu)化整體設(shè)計(jì)流程，加強(qiáng)設(shè)計(jì)和工程部門的合作聯(lián)系。

二、工程參數(shù)在汽車造型設(shè)計(jì)中的集成與收斂

（一）汽車設(shè)計(jì)中工程參數(shù)的應(yīng)用

汽車造型設(shè)計(jì)是一個(gè)美學(xué)與工程學(xué)相互交融的過(guò)程，在開發(fā)的過(guò)程中設(shè)計(jì)師往往要在工程師的輔助下將造型與工程硬點(diǎn)匹配。眾多汽車零部件中，最適合通過(guò)參數(shù)化進(jìn)行設(shè)計(jì)的零部件包括進(jìn)氣格柵，前后燈組，音響孔，座椅散熱孔[5]，與其相關(guān)的工程參數(shù)如表1所示。

各異性工程參數(shù)：零部件為了滿足特定產(chǎn)品性能所具備的工程參數(shù)

共性工程參數(shù)：因?yàn)椴牧匣蛑谱鞴に嚨囊蠖枰獫M足的工程參數(shù)

在前期造型開發(fā)階段，主機(jī)廠會(huì)以有效進(jìn)氣面積的占比t（后文簡(jiǎn)稱t值）作為工程臨界值對(duì)造型加以約束。常見的乘用車為前置發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)部元器件通過(guò)前端的散熱器和前格柵進(jìn)行散熱，因此格柵的進(jìn)氣量就十分重要，足夠的冷卻氣流才能保證前艙的各個(gè)零部件在適合的溫度下正常運(yùn)作。因此根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)功耗不同，不同的主機(jī)廠對(duì)進(jìn)入前艙的冷卻氣流流量有不同的需求，考慮到進(jìn)氣、散熱、風(fēng)噪等，一般將t值控制為某一值。

如圖3所示，定義散熱器面積為S1，前格柵通孔在散熱器的正投影面積為S2，則有效進(jìn)氣面積占比t表達(dá)為：t=S2/S1

（二）參數(shù)的集成

參數(shù)的集成包括造型工程參數(shù)與設(shè)計(jì)美學(xué)參數(shù)，其中造型工程參數(shù)如上文所示，由工程部門提供，對(duì)設(shè)計(jì)加以約束；設(shè)計(jì)美學(xué)參數(shù)包括造型，排列方式，數(shù)量等，由設(shè)計(jì)師根據(jù)設(shè)計(jì)要求提供。在傳統(tǒng)基于NURBS的建模軟件中，參數(shù)的集成主要由數(shù)模師手動(dòng)進(jìn)行。設(shè)計(jì)師產(chǎn)出造型平面圖后，數(shù)模師再根據(jù)工程部門給出的定義在三維軟件中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行制作和修改，從而對(duì)參數(shù)進(jìn)行集成產(chǎn)生初期設(shè)計(jì)方案。這種設(shè)計(jì)方式的優(yōu)勢(shì)在于所見既所得，對(duì)三維數(shù)據(jù)的修改直接明了，更容易對(duì)造型進(jìn)行直接控制。但不足之處在于數(shù)模師的重復(fù)勞動(dòng)量大，也正因?yàn)樗娂此?，其最終設(shè)計(jì)結(jié)果也完全由設(shè)計(jì)者本人經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)能力決定。

相較于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，參數(shù)化設(shè)計(jì)則利用其可動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的特性，大大簡(jiǎn)化了數(shù)模師重復(fù)勞動(dòng)的過(guò)程。數(shù)模師的職責(zé)從制作NURBS三維模型的過(guò)程轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄟ^(guò)對(duì)邏輯的有序編寫，將建模過(guò)程轉(zhuǎn)化成搭建函數(shù)的過(guò)程，在基礎(chǔ)框架保持不變的情況下，設(shè)計(jì)師和工程師都可以通過(guò)改變函數(shù)中的自變量從而對(duì)造型的輪廓，疏密，大小，厚度等進(jìn)行修改，在優(yōu)化工作流程的同時(shí)也為工程參數(shù)在造型中量化提供了可能性。并且，利用不同參數(shù)的排列組合，軟件就能夠自動(dòng)產(chǎn)生無(wú)數(shù)種設(shè)計(jì)方案，相較傳統(tǒng)方法具有更強(qiáng)的變化性與隨機(jī)性。但不足之處在于利用參數(shù)化設(shè)計(jì)不易對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行直接改動(dòng)，出現(xiàn)任何問(wèn)題需要從函數(shù)中尋找答案，相較于傳統(tǒng)方法多了一步轉(zhuǎn)化的過(guò)程。

（三）參數(shù)的收斂

在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法中，初期對(duì)參數(shù)進(jìn)行集成后產(chǎn)出的設(shè)計(jì)結(jié)果往往不是最優(yōu)解，只有在數(shù)字模型完成后才能進(jìn)行工程驗(yàn)證。在設(shè)計(jì)部門和工程部門的反復(fù)研究和驗(yàn)證中進(jìn)行各項(xiàng)參數(shù)收斂，最終產(chǎn)出符合造型工程參數(shù)的方案。

若在設(shè)計(jì)中利用遺傳算法收斂各項(xiàng)參數(shù)，獲取設(shè)計(jì)最優(yōu)解，則可以加快這種收斂的進(jìn)程。遺傳算法是通過(guò)數(shù)學(xué)的方式，利用計(jì)算機(jī)仿真運(yùn)算，將問(wèn)題的求解過(guò)程轉(zhuǎn)換成類似生物進(jìn)化中的染色體基因的交叉、變異等過(guò)程。與傳統(tǒng)算法相比，能跳出局部最優(yōu)，在適應(yīng)度函數(shù)選擇適當(dāng)?shù)那闆r下達(dá)到全局最優(yōu)[6]。使用遺傳算法對(duì)多變量的復(fù)雜函數(shù)進(jìn)行求解，通常能夠更快地獲得較好的優(yōu)化結(jié)果。調(diào)整相關(guān)參數(shù)和適度（Fitness），并設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)取值范圍，算法就能夠非常智能的收斂參數(shù)，快速得到最優(yōu)解決方案。其內(nèi)在作用方式如圖4所示。

三、基于有效進(jìn)氣面積收斂的格柵參數(shù)化設(shè)計(jì)

（一）幾何模型前處理

本例中的三維模型數(shù)據(jù)來(lái)自于某車廠的完整數(shù)據(jù)，然而真車的零件細(xì)節(jié)非常豐富，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，若完全按照現(xiàn)實(shí)情況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)筆者現(xiàn)階段來(lái)說(shuō)顯得不切實(shí)際，且造型設(shè)計(jì)屬于整車開發(fā)的前期階段，僅需滿足基本工程要求，因此本文中建立簡(jiǎn)化仿真模型[7]（圖5）替代整車進(jìn)行仿真。

（二）參數(shù)的集成

參數(shù)的獲取。前期的造型探索階段以造型為主，對(duì)工程邊界進(jìn)行選擇性遵守。前臉格柵所涉及的工程參數(shù)包括有效進(jìn)氣面積，拔模角度，方向，料厚等。其中拔模角度方向料厚等與材料有關(guān)，暫不計(jì)入考慮。本文的t值定義為某主機(jī)廠提供的工程臨界值25%。造型上采用可密鋪的四邊形單體，由中心向兩邊進(jìn)行由大致小的漸變，整體呈現(xiàn)帶有弧度的倒梯形狀態(tài)。通過(guò)調(diào)整該曲面UV兩個(gè)方向上的單元格數(shù)量和每個(gè)單元的大小對(duì)整體t值進(jìn)行調(diào)整。

程序編寫。如圖6所示，程序的編寫包括五個(gè)部分，包括基本框架、翻邊深度、開孔大小、整體厚度和t值計(jì)算?；究蚣艿木帉懛矫媸褂肈iamonds工具將曲面分成多個(gè)相接的四邊形開孔，通過(guò)UV接口可以對(duì)四邊形的排列數(shù)量進(jìn)行編輯。翻邊深度設(shè)定為4mm。開孔大小設(shè)定為由中心向兩邊的進(jìn)行尺寸的漸變，兩端尺寸由滑桿控制。整體厚度根據(jù)工程要求設(shè)定為2.5mm。

（三）有效進(jìn)氣面積占比計(jì)算模塊和參數(shù)的收斂

t值的計(jì)算。將散熱器面積和格柵通孔在散熱器上的正投影面積輸入計(jì)算公式便可獲得t值，通過(guò)調(diào)整開孔數(shù)量和大小的值來(lái)使得t值符合工程邊界條件。為了使遺傳算法能正常運(yùn)作，定義計(jì)算t值與標(biāo)準(zhǔn)t值差的絕對(duì)值為s（以下簡(jiǎn)稱s值），用遺傳算法求得s值最小時(shí)即可得最接近工程邊界條件的設(shè)計(jì)結(jié)果。

對(duì)編寫好的程序分組整理。將Diamonds工具的UV接口和控制開口大小的滑塊與遺傳算法電池的基因組接口進(jìn)行連接，將s值與適度端口連接，設(shè)定編碼方式后即可使用遺傳算法進(jìn)行參數(shù)收斂。

（四）格柵方案效果

遺傳算法進(jìn)行收斂，得出最優(yōu)解決方案結(jié)果如表2所示。經(jīng)過(guò)多次驗(yàn)證，筆者發(fā)現(xiàn)在遺傳算法參數(shù)不變的情況下，格柵不同的初始形態(tài)會(huì)生成不同的計(jì)算結(jié)果。筆者設(shè)定了3種不同的初始狀態(tài)，（1）和（2）在保持兩端收縮系數(shù)一定的情況下改變UV方向的數(shù)量，（1）和（3）在保持UV方向的數(shù)量一致情況下改變了兩端的收縮系數(shù)，其參數(shù)和優(yōu)化結(jié)果如表2。最后s值分別收斂到了24.82%，24.72%和 25.02%，分別與標(biāo)準(zhǔn)值25%差0.18%，0.28%和0.02%，完全符合工程邊界。

（五）實(shí)驗(yàn)結(jié)果的討論

產(chǎn)生這種情況合理猜測(cè)是由于方程有多個(gè)解可以滿足s值趨近于0，最終的結(jié)果會(huì)受第一次輸入的數(shù)據(jù)影響；即優(yōu)化結(jié)果在參數(shù)上和圖形表現(xiàn)上都會(huì)圍繞初始方案上下波動(dòng)，尤其是UV方向的數(shù)量參數(shù)對(duì)此特征的反映明顯。中心和兩端系數(shù)在參數(shù)表現(xiàn)上無(wú)明顯規(guī)律，因?yàn)閱误w大小的變化函數(shù)是一個(gè)復(fù)雜函數(shù)，其不只受中心和兩端參數(shù)的影響，也受到單體數(shù)量和排列方式的影響。如在此例中，保持中心和兩端系數(shù)一致的情況下，兩端單體的開孔面積較中間部分大；UV方向上單體數(shù)量越多，單個(gè)單體的開孔面積越小。從圖形表現(xiàn)來(lái)看，格柵中心排列的單體數(shù)量越多，其單體大小漸變?cè)矫黠@。因此設(shè)計(jì)師可以利用此規(guī)律訓(xùn)練算法，在搭建初期方案時(shí)向函數(shù)輸入預(yù)期的數(shù)值，從而生成既滿足設(shè)計(jì)又滿足工程需求的方案 。

方案的選擇。在具體固化的造型邊界內(nèi)，排布規(guī)律和比例是優(yōu)化造型美感的重要條件。參數(shù)化設(shè)計(jì)本身的美感體現(xiàn)在單體規(guī)則排布的韻律美和復(fù)雜美，對(duì)比三次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，方案2的大小變化程度和整體韻律感最佳，因此本文選擇方案2作為最終優(yōu)化方案。參數(shù)化的設(shè)計(jì)方法給該方案帶來(lái)具有流動(dòng)感的產(chǎn)品形態(tài)，形成一種流動(dòng)科幻的新型設(shè)計(jì)風(fēng)格，其中間向兩邊漸消的紋理使前臉產(chǎn)生向前的速度感。將進(jìn)氣面積作為參數(shù)收斂的指標(biāo)，利用理性的思維與感性的設(shè)計(jì)的奇妙碰撞，產(chǎn)生了一種新的有趣的設(shè)計(jì)手段，給經(jīng)驗(yàn)主義的設(shè)計(jì)問(wèn)題賦予了合理的科學(xué)的解釋。

四、參數(shù)化格柵進(jìn)氣量與換熱分析

格柵設(shè)計(jì)直接影響了進(jìn)入前艙的氣體流量和流向，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)前艙散熱有重大影響。為驗(yàn)證優(yōu)化后的可用性，采用CFD法對(duì)格柵進(jìn)行分析[7]。將Grasshopper的輸出模型轉(zhuǎn)化成有限元模型進(jìn)行風(fēng)速和換熱特性分析，分別得出36km/h、72km/h、108km/h三種不同速度下的工作情況。

（一）仿真條件定義

1）氣體屬性定義。換熱仿真中使用的流體定義為可壓縮性理想氣體。（簡(jiǎn)稱理想氣體）

2）邊界設(shè)置。設(shè)置入口為速度入口，環(huán)境溫度為298K（25℃），出口為壓力出口。

3）前艙內(nèi)部零件發(fā)熱功率定義為385.622kW/m3

（二）仿真分析

使用STAR-CCM+軟件進(jìn)行CFD仿真實(shí)驗(yàn)，分別在低速，中速，高速勻速直線行駛?cè)N工況中，測(cè)試?yán)硐霘怏w流過(guò)格柵的流速，和換熱情況，并獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析。設(shè)置三種速度分別為36km/h，72km/h和108km/h。

1.共軛換熱計(jì)算：圖7為三種不同工況下的共軛換熱云圖，從流場(chǎng)云圖可看出，經(jīng)過(guò)格柵處理想氣體流速迅速增大，氣體流速越大可以帶走更多的熱量。

從溫度云圖可以看出，三個(gè)工況下出口溫度相對(duì)于入口位置的溫度都是有所升高的，對(duì)其熱交換律進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表3所示。

2.格柵內(nèi)部流線：圖8為36km/h，72km/h和108km/h下格柵內(nèi)部流線圖，展示了前艙內(nèi)部理想氣體的流動(dòng)方向。從流線圖可以看出，理想氣體穿過(guò)格柵發(fā)生了擾動(dòng)并穿過(guò)散熱板和發(fā)動(dòng)機(jī)部件，從出口流出，且車輛行駛速度越快，發(fā)生的擾動(dòng)越強(qiáng)烈。

從共軛換熱來(lái)看，氣流流過(guò)參數(shù)化格柵中間單元通孔密集的處時(shí)，流速迅速升高，此處溫度隨之降低，給散熱器帶去良好的散熱效果，且車速越高，流過(guò)通孔的氣體質(zhì)量流速越大；計(jì)算結(jié)果表明，格柵的設(shè)計(jì)能夠滿足前艙所需的熱交換律，且車速越高，單位時(shí)間內(nèi)帶走的熱量越多。因此從換熱角度來(lái)看，此參數(shù)化格柵設(shè)計(jì)方案合理。

從流場(chǎng)來(lái)看，流經(jīng)參數(shù)化格柵的理想氣體流量較大且流線分布合理，其中在格柵中部擾動(dòng)較大，速度較快，在兩邊開孔較小的地方擾動(dòng)較少，速度較慢，此時(shí)靠近散熱器的空氣氣壓降低，向外做功后溫度降低，隨后掠過(guò)前艙發(fā)熱的部件。因此，從內(nèi)部流線圖來(lái)看 ，此參數(shù)化格柵設(shè)計(jì)方案也是合理的。

結(jié)論

針對(duì)汽車的參數(shù)化設(shè)計(jì)聚焦于裝飾性的問(wèn)題，本文提出了一種基于參數(shù)集成與收斂的設(shè)計(jì)方法，將工程參數(shù)與創(chuàng)意設(shè)計(jì)結(jié)合，達(dá)成了“以力生形”的效果。這種設(shè)計(jì)方法讓設(shè)計(jì)不再停留于感性的創(chuàng)意層面，而是利用工程約束使得設(shè)計(jì)結(jié)果更具有邏輯性和可驗(yàn)證性，讓造型與產(chǎn)品性能相匹配，同時(shí)優(yōu)化了工程部門和造型部門的工作流程。

本文用這種方法對(duì)汽車前格柵的造型設(shè)計(jì)進(jìn)行了實(shí)踐，并利用CFD仿真技術(shù)驗(yàn)證了其可用性。不足之處在于此設(shè)計(jì)方法是針對(duì)前期造型設(shè)計(jì)流程所提出的，是為設(shè)計(jì)師提供的一種新的方案生成手段，并不能完全替代后期工程部門的驗(yàn)證，后期優(yōu)化調(diào)整還需要結(jié)合整車的完整數(shù)據(jù)進(jìn)行探討。后續(xù)的研究可以結(jié)合整車設(shè)計(jì)，加入對(duì)風(fēng)阻，防撞性能的研究。從國(guó)際汽車格柵設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，主動(dòng)進(jìn)氣格柵將成為未來(lái)主流，利用此方法可以實(shí)時(shí)調(diào)整格柵有效進(jìn)氣面積，啟發(fā)主動(dòng)進(jìn)氣式的參數(shù)化格柵的開發(fā)。

基金項(xiàng)目：全國(guó)高等院校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育研究會(huì)項(xiàng)目“新工科視域下參數(shù)化美學(xué)設(shè)計(jì)的課程建設(shè)及實(shí)踐”（2021-AFCEC-456）。

參考文獻(xiàn)

[1]祁鵬遠(yuǎn).Grasshopper參數(shù)化設(shè)計(jì)教程[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2019

[2]鄭長(zhǎng)臻參數(shù)化設(shè)計(jì)理念在室內(nèi)設(shè)計(jì)中的運(yùn)用[J]. 建筑建材裝飾，2017，（23）：196—197.

[3]王妍，李卓.基于參數(shù)化設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)邏輯思維研究[J].設(shè)計(jì)，2019，32（15）：65-67.

[4]陳維奇.乘用車座椅參數(shù)化設(shè)計(jì)與研究[D].西南交通大學(xué)，2020

[5]李杰，趙偉，薛少榮，李林，王旭飛.基于參數(shù)集成與收斂的造型參數(shù)化設(shè)計(jì)方法[A].2020中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)年會(huì)暨展覽會(huì)[C]，2020

[6]謝濤，陳火旺，康立山.多目標(biāo)優(yōu)化的演化算法[J].計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)，2003，（8）：997-1004

[7]李苒，樸正株. 基于CFD技術(shù)的汽車進(jìn)氣格柵造型設(shè)計(jì)[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)，2022，39（1）：135-139.

[8]胡京知，祝國(guó)旺，高健. 圖形參數(shù)化引入工程約束實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程參數(shù)化[J]. 機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化，1997，（2）：15-18.

[9]賴晨光，嚴(yán)成平，曾宏強(qiáng)，等. 汽車進(jìn)氣格柵多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 機(jī)床與液壓，2018，46（12）：1-7. DOI：10.3969/j.issn.1001-3881.2018.12.001.

[10]吳春茂，高天，孟怡辰.基于積極體驗(yàn)的參數(shù)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)模型[J].包裝工程，2021，42（06）：142-150.DOI：

10.19554/j.cnki.1001-3563.2021.06.020.