FSAE赛车空气动力学套件组合设计分析

FSAE赛车的空气动力学套件及各套件的交互作用对赛车的设计和性能至关重要。传统空气动力学套件的设计通过对单个组件确定造型,对其分析后修改和优化,造型单一且较少考虑各套件间的交互作用。文章基于雷诺平均湍流方程并结合Realizable k-ε湍流模型,建立三维FSAE赛车外流场计算模型,运用正交实验设计方法,考虑各套件间的交互作用,分析了不同套件组合对赛车空气动力学性能的影响。结果表明:负升力的增加也会伴随空气阻力减小,存在优化设计方案;各组件对整车空气动力学性能的影响程度为定风翼前鼻翼扩散器;套件间配合对提高整车空气动力学性能至关重要,应尽量使各套件间气流顺畅过渡。通过实车试验测试,进一步验证了该分析模型及结论的正确性。     

大学生方程式赛车空气动力学套件的流场分析

针对大学生方程式赛车外形的设计要求及空气动力学套件的结构特点,采用ANSYS软件对赛车流场进行分析并优化了动力学套件结构。首先根据赛车整车外形及空气动力学套件各个部分,如前翼、侧翼及尾翼的设计参数建立CATIA数学模型,再利用ANSYS对其空气动力学套件各部分及整车进行流场分析,最后用分析结果来优化原设计参数,使赛车整体空气动力学性能达到较好的水平。通过不同车速仿真分析表明,车速在30m/s时,优化后的空气动力学套件能使整车的下压力由原来的40N提高到1 590N,而前轮气动阻力能减少约41.6%,表明赛车在高速行驶过程中具有更为良好的操控性能和空气动力学特性。     

基于FSAE赛车的空气动力学套件设计及CFD分析

在赛车领域,空气动力学研究已经成为各项赛事以及车队之间竞争的焦点。文中通过对G03C赛车进行整车空气动力学分析,找出整车造型对空气动力学的影响因素,并根据空气动力学原理设计了一套相匹配的空气动力学套件,包括鼻翼、尾翼及扩散器。对比改装前后赛车的空气力学性能,结果表明,安装空气动力学套件后,产生一定的下压力使得赛车的高速稳定性能得到提升。     

大学生方程式赛车的空气动力学套件的建模与流场分析

汽车的空气动力学特性被越来越多的人所重视,对汽车的操控性与稳定性都产生影响。该文利用Catia软件对设计的空气动力学套件进行三维模型的建立,并与赛车装配,利用有限元分析软件ANSYS进行流场分析,得出赛车的流场特性,为其改进设计提供依据。空气动力学在赛车领域的应用是非常广泛的,我们将此应用于大学生方程式赛车上面,给赛车加装空气动力学套件,使其的操纵性能得以提升。     

FSAE赛车新型曲面前翼尾翼气动优化设计

通过优化设计大学生方程式赛车的空气动力学套件,可有效提高赛车的性能。在满足大学生方程式汽车大赛(FSAE)设计规则的前提下,率先采用曲面翼设计理念,优化设计了重庆大学方程式赛车的前翼和尾翼。结合翼形分析软件Profili与Xfoil,进行详细的翼型选型与攻角确定。基于计算流体力学的三维流场数值模拟,优化了赛车的前翼和尾翼。对比多种造型策略,确定了新型减阻曲面翼造型,选用"直主翘襟"尾翼和箭状曲面前翼的空气动力学套件。优化后的赛车整车负升力系数提升至1.68,负升阻比提升至1.91。     

基于灵敏度分析的FSAE赛车前悬架多目标优化

文章基于ADAMS/Car建立某大学生方程式汽车大赛FSAE赛车的整车多体动力学模型,进行前轮同向跳动仿真和整车蛇形试验仿真。为提高赛车的操纵稳定性和减少轮胎的磨损,建立了多目标优化函数,设计了Plackett-Burman无重复饱和析因试验,利用半正态图法对悬架系统导向杆件各关键点坐标进行了灵敏度分析,并使用试验设计方法进行优化设计。优化前、后的对比结果说明优化效果明显,证明了该优化方法的先进性和有效性。     

空气动力学仿真在摩托车造型开发中的应用

摩托车空气动力学特性对摩托车的动力性、经济性和操作稳定性有直接影响。由于国内没有摩托车专用风洞,道路滑行试验无法适用于所有车型,所以在一款新型巡航车造型开发阶段,采用空气动力学仿真方法分析实车模型的空气动力学特性,在此基础上指导多个部件优化设计,并对优化后提供的两个挡风板安装方案分别进行了整车仿真分析。仿真结果显示,优化后的两方案整车阻力系数Cd值均降低,两挡风板安装方案的空气动力学性能对比为进一步选型提供了参考依据。     

基于内部进化算法的FSAE赛车速比的优化评价

针对FSAE比赛,提出了一种赛车的仿真优化方法以缩短赛车设计周期,并得到赛车最佳传动速比。利用ADVISOR代码的开放性,针对FSAE赛事的比赛项目对ADVISOR自带的整车模型进行了二次再开发,使其仿真结果直接反映比赛项目成绩,提高了赛车整车设计的目标性。同时结合GATBX遗传工具箱程序的开放性,采用内部罚函数法对FSAE赛车的性能进行了优化,并得到优化参数。结果表明,优化后的动力系统可以明显提高赛车的比赛成绩。     

基于非线性MPC的电动赛车驱动防滑控制

文章采用非线性模型预测控制(model predictive control, MPC)方法实现轮边驱动电动赛车的驱动防滑控制。为了实现电动赛车良好的纵向加速和轮胎抓地性能,将车轮滑移稳定区作为非线性模型预测时域约束,建立轮边电机滑移率控制模型;结合赛车空气动力学套件和轮胎特性,在MATLAB/Simulink软件中建立驱动防滑模型成本函数来平衡目标滑移率、目标扭矩变化率和最大扭矩限制等多个目标;通过CarSim和MATLAB/Simulink的联合仿真并结合半实物在环台架试验验证模型的有效性和可靠性。联合仿真和试验验证结果表明,该文方法可以有效地提升赛车的纵向性能。     

基于ADAMS的空气悬架客车运动性能仿真分析

为了预测和评估车辆的操纵稳定性能,以多体系统动力学理论为基础,应用机械系统仿真分析软件AD—AMS,创建某大型空气悬架客车前悬架、后悬架及转向系等多体系统动力学模型,以及包括发动机、车身、前后轮胎等在内的整车模型;对虚拟模型进行平顺性仿真实验与悬挂系统固有频率仿真实验,并将仿真结果与实车试验结果进行对比,从而验证了所创建的虚拟样机模型的正确性和合理性．在此基础上,对整车模型进行操纵稳定性的仿真实验,并进行评价计分．研究结果表明,建立详细的数字化功能样机,可以有效地分析汽车的操纵稳定性．     

侧风下大学生方程式赛车气动性能研究

以大学生方程式赛车为研究对象,采用横摆模型法对不同侧风下的赛车气动特性进行了CFD仿真和试验研究,得到了相应的气动力系数,并对不同侧风下流场中速度以及压力的分布进行了分析,探究了气动力系数和尾部流场的差异.结果表明,赛车的阻力系数和侧向力系数随横摆角的增大而增大,而升力系数并不随横摆角线性变化.赛车的下压力主要由前后翼提供,随着横摆角的增大,后翼所提供的下压力逐渐减小,而底板所提供的下压力则逐渐增大.车身所提供的阻力随横摆角的变化更为敏感.不同横摆角下,赛车尾部的涡流分布存在较大差异.      

具有流线型头部的高速磁浮列车气动性能数值模拟

以世界上首条商业运行的上海高速磁浮列车TR08为研究对象,基于粘性流体力学理论,按三维可压缩粘性流对具有流线型头部形状的TR08列车以及根据一定规律设计出的4种新头型列车周围流场进行了数值模拟.通过对这5种不同头型列车的模拟结果进行对比分析,得出了流线型头部外形对气动性能影响的规律:随着流线型头部长度增加(其他条件相同),列车气动阻力和升力降低;在头部流线型长度相当的情况下,纵剖面轮廓线上凸的头车气动阻力比下凹的小,而尾车气动阻力大;中间车阻力变化不大,尾车升力大于头车;就整车升力而言,纵剖面轮廓线上凸的气动升力大于下凹的.     

分布式驱动电动方程式赛车扭矩分配策略

本文旨在提高分布式驱动电动方程式赛车在高速转弯时的操纵稳定性,提出一种基于模糊神经网络算法的驱动扭矩分配策略。首先,基于车辆二自由度模型设计质心侧偏角观测器获取实际质心侧偏角;其次,以横摆角速度和质心侧偏角作为控制变量,基于模糊神经网络算法设计扭矩分配控制器来控制车辆行驶状态。运用Matlab/Simulink和Carsim仿真软件建立车身稳定性控制系统的联合仿真模型,并对蛇行绕桩与双移线工况进行仿真分析和实车测试。试验结果验证了所提扭矩控制策略的可行性和有效性。     

面向FSAE竞赛的某赛车动力学仿真及试验验证

建立了考虑空气动力学因素的北京理工大学2010FSAE赛车多体动力学虚拟样机及2010中国大学生方程式汽车大赛耐久赛的赛道模型.在多体动力学仿真软件ADAMS/Car环境中,仿真了北京理工大学2010FSAE赛车的直线加速比赛和耐久赛首圈比赛过程.仿真结果表明,得到的赛车车速、车身纵向加速度和车身侧向加速度等数据与实测数据具有较强的一致性.验证了2010FSAE赛车多体动力学虚拟样机的准确性.     

面向FSAE赛车侧风稳定性的悬架结构优化

为研究FSAE赛车侧风稳定性,依据多刚体动力学理论,利用ADAMS软件建立了某FSAE赛车模型及比赛赛道模型.通过与2010年中国方程式汽车大赛(FSAE)中车载信息系统所采集数据的对比,验证了虚拟样机模型的准确性.在此基础上,对典型侧风进行了模拟,利用虚拟试验分析了赛车的侧风稳定性.通过对侧风作用下的三自由度赛车模型的分析,利用ADAMS/Insight模块得到了悬架主要结构参数对侧风稳定性影响的灵敏度,并进行优化.优化结果表明,赛车的侧风稳定性得到了提高.     

FSAE方程式赛车传动系统的仿真设计与优化

为了提高赛车的加速性能，利用理论公式、赛道特点和赛手使用情况，设计出合适的传动比。根据后桥的安装方式，利用CATIA对差速器固定装置三维建模，使用ansys软件作为优化工具，定义材料属性，划分网格，确定约束条件。     

高速列车底部结构参数对气动阻力作用规律

高速列车的转向架区域是气动减阻研究的重点.通过样条曲线方法建立了高速列车底部结构的7参数化模型,采用计算流体力学及超拉丁立方抽样试验设计方法,研究了底部结构参数对高速列车气动阻力的影响规律.结果表明:底部结构参数对于三车总阻力、头、中、尾各节车气动阻力的影响分别为27%、37%、39%和22%,三车气动阻力对裙板高度、排障器厚度、舱前缘倒角最为敏感.但头、中、尾车影响规律不同于三车,有必要考虑对头、中、尾三车底部结构分别进行气动设计,以达到最优的减阻效果.底部结构参数主要影响列车底部平均流速改变底部结构所受气动阻力,进而影响高速列车气动阻力.     

高速列车外流场气动噪声的特性研究

针对高速列车外流场气动噪声完成了在线实验测试研究,对列车模型进行了简化并确定了合理性;进行了列车模型湍流流场模拟,完成了列车远场气动噪声的预测研究.研究表明,合理缩短列车不会改变车身表面声功率分布规律;高速列车气动噪声属于宽频带噪声;在频率范围(0～ 5000Hz)内气动噪声仿真与实验结果吻合较好,说明仿真方法准确度高;列车转向架处湍流最为剧烈,其次为车头鼻锥处;车身表面的气流最为平缓,进一步说明缩短列车模型的合理性.所提出的仿真方法能够为高速列车的结构优化设计提供依据,并能验证高速列车气动噪声控制方法的有效性.     

大学生方程式赛车尾翼负升力特性有限元探究

由空气动力学套件产生的负升力对提高大学生方程式赛车的赛道表现有着重要作用,赛车尾翼是产生负升力的主要部件之一。使用有限元方法(computational fluid dynamics)对大学生方程式赛车尾翼的负升力特性进行研究。结果表明,在一定范围内尾翼产生的负升力数值随主翼攻角的增大而增大;大学生方程式整车流场中影响尾翼负升力的外界因素主要是车身遮挡物与前翼下游上升气流,尾翼的最大负升力损失达到40%;对尾翼分区域设计不同主翼攻角值有效提升了赛车尾翼产生负升力的能力。