警灯通常是安装在警务车、消防车、救护车等特种车辆的车顶上方的位置,起到警示、开道、震慑等作用。随着人们对特种车辆整体的气动性能的提升提出了要求,在一定的行驶速度下的警灯气动性能提升、是否符合人们审美等多方面的发展同样有待拓展和完善。本文先采用流体仿真软件对两款国内常见的警灯进行三维数据在相关设置参数下仿真分析得出数据基础,然后根据与警务人员交流和结合相关工业设计理论方法设计六款警灯设计方案,并同样进行仿真分析,再结合感性工学等方法对几款设计的警灯外形进行综合评估,得出一个结合气动性能参数与符合人们审美要求的警灯外形优化方案,最后对优化的警灯设计方案进行验证和得出结论。本文主要研究内容如下:1.根据国内外警灯及相关的研究现状,通过流体仿真软件ANSYS Fluent对国内工字形和街鹰形警灯进行气动仿真分析,得出警灯的气动阻力系数、气动升力系数数据。再根据课题设计需求设计六款警灯方案,并针对以上国内两款警灯和六款警灯方案明确一个设计与优化外形的评估方法进行研究验证。2.以流体仿真技术开发为基础,首先对以上所有八款警灯进行气动仿真,以得出仿真环境下的气动阻力、气动升力数据,并结合汽车空气动力学知识得出一个用于量化警灯外形设计和优化的理性角度的评估方法。3.以工业设计的相关理论为依据,制定从大众和警务人员的问卷调查的方法来对以上警灯外观方案进行评估。其中参考了感性工学、情感化设计和形态语义学等理论,用于研究一个量化警灯外形的感性角度评估方法。4.结合上述的两个方面进行的设计优化,得出一个综合评估方法得出所设计警灯的优化方案,再对所优化的警灯方案进行投入实践验证和实验测试验证。本文的创新点在于结合了流体仿真技术对警灯外形的气动仿真与工业设计相关理论而进行综合应用的警灯创新设计方法和警灯方案的创新优化方法,同时结合流体仿真技术的警灯外形优化方法与结论也可应用在相关特种车辆的外形设计分析和优化应用方面。同样,本次课题研究为以后的警灯及同类产品的外形设计和优化应用提供参考和优化的指导,为工业设计针对产品形态的研究提供了新的探索思路。