业务诉求：在传统车辆研发中主要面临4个挑战。首先，车型繁多导致工程经验的通用性较低；其次，分析周期短，迭代次数较少；第三，对性能的要求提高，同时还要兼顾更多的兼容需求；最后，成本压力巨大，方案面临着挑战。传统的方法存在一些缺陷，如高度依赖数据、缺乏分析驱动；集成程度较低，主要依靠单一方案或多方案组合验证；缺乏自动化，设计修改的驱动力不直接来自结果，对工程师的经验要求较高。为了应对这些挑战，客户需要采取新的方法和技术来提升研发效率和质量。

解决方案：在传统的基准方案整车阻力系数研发流程中，我们应用Simcenter STAR-CCM+软件作为工具。为了进一步提升效率和优化设计，我们引入了一系列增强措施。首先，我们增加了参数化变量设置，并将这些变量与模型进行了关联。其次，基于基准模型，我们定义了成本函数，并采用伴随求解方法来识别变形因子。此外，我们还基于HEEDSTM平台，设定了变量参数的变化范围，并进行了相关参数的调整，以进行多方案优化。针对寻优求解，我们采用了HEEDS的SHERPA优化算法，能够更快地获取具有更好鲁棒性和更优性能的设计方案。最后，通过丰富的后处理手段，我们能够更直观地进行方案对比和展示。这些增强措施的应用使得研发过程更加高效，并帮助我们获得更具优越性能的设计方案。

实施效果：基于Simcenter STAR-CCM+基准模型仿真，参数化及网格变形morphing，获得的敏感性分析结果。HEEDS可以用于连续平滑地修改参数化CAD几何模型形状。在本例中，工程师应用HEEDS中的SHERPA优化算法自动调整10个外部形状参数组合，并使用STAR-CCM+评估设计方案空气动力学阻力。HEEDS通过评估了2轮，每轮120种不同的设计方案。第一轮优化中，将风阻阻值降低了14%，第二轮优化中，风阻值降低了6%。

企业背景介绍

　　江铃汽车股份有限公司是一家国家级高新技术企业，也是国家创新型试点企业和国家认定企业技术中心。公司还荣获了国家知识产权示范企业的称号，并被评为“国家整车出口基地”。江铃汽车是集整车及零部件研发、制造、销售、服务于一体的中国汽车行业劲旅，在提供优质汽车产品的同时，致力于通过客制化、智能化的产品和服务满足用户个性化的需求，是中国商用车行业领军企业，也是乘用车领域标杆新势力。江铃汽车在电动化、网联化、智能化、共享化等汽车新四化技术领域深耕不辍。目前江铃经营有3大品牌JMC、福特和驭胜。

企业亟待解决的业务问题

业务挑战1：在新品开发阶段需要有数据支持的方案选择判断。尤其在项目前期，进行方案选型或判断时，难以有比较成熟或者完善的数据来支持目标定义，通常需要有工程师来支持CAD方案设计，投入大。

业务挑战2：降阻方案从概念到工程的一致性，尤其项目开发中选型或者设计变更，会导致之前确定的一系列路径，有可能重新再来一遍，分析工程师在项目中疲于应付。

业务挑战3：借助速度、压力、流线等流场特征来判断单一方案优化方向；在流动复杂区域、尤其关联性较强优化方案间的叠加效果评估较难。

企业应用实践与探索

　　解决方案实际应用 情况与探索：

　　场景应用1：对于单一方案优化和复杂关联风阻性能优化中，HEEDS在研发中重新定义了仿真和研发流程。在目标定义阶段，确定关键部件选型和尺寸约束的影响，进行趋势分析；在CAS开发阶段，利用仿真工具Simcenter STAR-CCM+识别整车外形变化对结果影响的敏感度情况，确认关键敏感区域，进行全局寻优，另外在该阶段还可以挖掘关键区域节省计算资源，进行局部寻优；最后整车开发阶段，进行整车优化效果验证，推动工程方案落地。

场景应用2：在基础分析阶段，除了进行常规的基准模型的风阻计算，以及确定成本函数，进行伴随求解以外。需要在基础模型中定义好变量函数，为后续HEEDS调用基于变形功能的函数做好准备。

场景应用3：在工程应用阶段，首先优化分析标记变量参数，在Simcenter STAR-CCM+中建好的变量在HEEDS中的标记为自变量，标定变量范围；标记响应参数，在HEEDS标记Simcenter STAR-CCM+中的整车风阻阻值 (Cd值）为响应变量；优化计算设置，应用SHERPA优化计算，每轮进行120次求解迭代计算，共计2轮。迭代结束后,通过基准模型和最佳样本模型对比，获得优化方案。

实施成效：

　　经过两轮的优化迭代分析，第一轮优化中，将Cd值降低了14%，第二轮优化中，将Cd值降低了6%。

实施企业反馈与点评：

　　“优化分析已经成为产品设计的重要手段。HEEDS则是一个独立的优化平台，可以集成主流CAD与CAE软件进行多学科协同优化仿真，采用先进的SHERPA优化算法，具有混合与自适应的特点，能够进行高效与稳健的空间探索，快速找到最佳设计。”

李小华研

产品研究院，整车性能部CFD 经理

江铃汽车股份有限公司

未来合作展望：

　　本例中利用Simcenter STAR-CCM+和HEEDS进行了单学科多变量的整车风阻优化。另一方面，整车风阻优化带来的造型的变更，也会影响车内布局和结构安全性的变化。未来可以进一步利用HEEDS，进行多学科多目标的优化分析，进一步提升整车性能。

本文作者：

李小华产品研究院，整车性能部CFD经理

　　江铃汽车股份有限公司

康睿Simcenter仿真产品经理

　　西门子数字化工业软件