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。     

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。     

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。     

我校制造的新一代赛车7月征战德国

<正>今年7月,我校制造的第7代赛车XMUT-2014,将代表中国出征德国世界大学生方程式汽车大赛。该赛车延续了AMOY赛车简洁、精致的设计理念和轻量化、高性能的优良传统。整车质量152 kg,已达到国际大学生方程式赛车的一流水平。另外,它采用国内第一套碳纤维轮辋,百公里加速仅需3.98 s,最高时速可以达到140 km/h。2013年,在50支来自全国各高校的方程式油车队伍中,我校力压群雄,斩获"八字环绕"单项冠军,"燃油经济性"单项冠军,最终综合排名第一夺得燃油组冠军,获得今年7月代表中国参加世界大学生方程式比赛的资格。     

FSAE纯电动方程式赛车制动盘发热研究

基于大学生方程式赛车比赛的特点,该文根据制动原理与传热理论,使用理论分析法分别研究了赛车在紧急制动和持续制动两种工况中制动盘的温度情况,判定是否会因为温度过高而发生热衰退等失效。通过COMSOL Multiphysics的固体传热模块对赛车的紧急制动与持续制动进行仿真分析,得出在紧急制动以及持久制动后制动盘的温度,从而对理论计算进行验证,为制动盘的优化设计提供了理论依据。     

耦合气动参数与车身姿态变化的圈速仿真

以大学生方程式赛车为对象展开圈速仿真研究,综合考虑离地间隙和偏航角与阻力系数、升力系数之间的关系,采用试验和数值仿真相结合的方法,研究行驶中车身姿态变化对方程式赛车气动特性的影响。首先,对现有车辆气动模型进行修正,再利用龙格库塔方法对速度积分进行圈速仿真,并与商业软件Optimumlap的仿真结果进行对比。结果表明,基于气动参数与车身姿态耦合关系建立的模型对于圈速仿真有着更为准确的描述;忽略气动变化影响会高估过弯时轮胎的抓地力,且在不考虑载荷转移的同时低估赛车的加速性能,从而高估阻力对于圈速的影响;考虑载荷转移的模型,不同赛道对阻力的敏感程度不同。为改进赛车空气动力学设计提供参考。     

FSAE赛车吸能器试验研究

为了满足FSAE2009赛事规则要求,必须为赛车设计合适的吸能器.由于蜂窝铝是一种优良的高强度、吸能性强的轻质材料,XMUT 2009方程式赛车采用蜂窝铝芯作为碰撞吸能器.通过赛车正面碰撞试验对碰撞加速度和动能吸收进行研究,表明XMUT 2009方程式赛车装备的吸能器符合赛事规则要求,将在碰撞过程中为赛车手提供有效保护.     

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.      

方程式赛车车架等效载荷解析研究

车身骨架是方程式赛车主要的承载构件，是构成赛车主体的主要部件，其中发动机总成、变速器、水箱、悬架等都必须在车架上得到可靠的安装与连接。要求其在制动、起动、扭转工况下，车架的变形不会影响到各赛车的重要部件在车架中的安装，以及其各管件及连接点不会因受力而受到破坏，为此需要对车架进行等效载荷的分析和计算，分析结果可为后续车架优化提供数据支持和理论基础。     

基于响应面法的FSAE赛车悬架优化设计

用响应面法对大学生方程式赛车悬架参数进行优化设计。基于Adams／Car构建双叉臂悬架模型;在Adams／Insight模块中分析出影响各悬架参数的主要因子;对比优化前与优化后车轮定位参数可知,实现了外倾角和前束角的优化目的,其它车轮定位参数的变化范围也有所缩小。在一定程度上提高了赛车的操纵稳定性,为实车的制造提供了可靠的数据依据。     

大学生方程式赛车过弯非稳态气动问题的数值与试验研究

以大学生方程式赛车为研究对象，采用非稳态来流仿真方法对其过弯时的气动性能展开了研究。采用非稳态来流方法，将仿真来流速度设置为随时间变化的场函数以精准模拟入弯情形，并与稳态来流的弯道仿真结果进行了对比；配合仿真结果，在道路试验中使用表面压力测量对扩散器和尾翼的局部流场进行了量化。结果表明：赛车前轮以及前翼在非稳态过弯时会对下游底部流场产生较大影响，底部扩散器的非稳态气动鲁棒性将是整车气动设计的重点。     

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。     

大学生方程式赛车碳纤维轮圈结构设计与优化

大学生方程式赛车轮圈的轻量化设计对减轻簧下质量,提高赛车性能有着重要意义。采用有限元法研究赛车碳纤维轮圈的轻量化设计,对轮辐结构形式进行探究以寻求更高刚度,在多工况条件下对设计方案铺层结构进行多步优化以实现质量的减轻。分析表明,具有斜辐板设计的轮圈比直辐板轮圈有着更好的刚性;碳纤维铺层厚度分区优化是实现轻量化的有效方法,最终设计较原铝合金轮圈质量减轻56%;对碳纤维轮圈的结构优化使材料的最大应力和应变减小,整体刚性提高35%,失效因子降低8.1%。     

无人驾驶方程式赛车横向运动控制研究

针对无人驾驶方程式赛车在变速和复杂曲率赛道条件下难以保证横向运动控制精度与行驶稳定性的问题,提出基于纯追踪控制与模型预测控制的横向运动混合控制策略;以赛车纵向车速作为依据,设计控制模式切换逻辑,当赛车处于低速行驶工况时采用纯追踪控制,高速行驶时采用模型预测控制,并使用模糊控制算法设计切换控制器,实现2种算法的平滑切换;使用CarSim与MATLAB/Simulink联合仿真实验进行验证。结果表明,在变速与复杂曲率赛道条件下,所提出的控制策略能保证无人驾驶方程式赛车横向位置误差小于0.2 m,质心侧偏角小于0.15°,具有较好的跟踪精度与行驶稳定性。     

基于有限元分析的赛车车架结构轻量化设计

通过对某方程式赛车车架结构的有限元分析,来实现赛车车架结构的改进和轻量化设计.利用CATIA软件平台建立某方程式赛车车架三维实体模型,运用CAE分析软件对其进行单元选取和网格划分,建立车架的有限元分析模型,通过对车架静态条件下弯曲工况、扭转工况的分析,找到车架弯曲强度和扭转刚度富裕部位,通过减少管件的使用数量、减薄相对应管材的壁厚、减小直径,达到车架结构优化和轻量化设计目标.     

浅析弹力方程式赛车的制作原理与方法

FE弹力方程式赛车发源于美国顶尖设计学院——艺术中心设计学院(Art Center College of Design,ACCD),原理即以一根16英尺(近5 m)长的橡皮筋驱动作为唯一驱动力。在拟定赛车主体构造方案的过程中,设计师需要在不损耗太多橡皮筋弹力的同时,尽可能地减小车身及其他因素造成的阻力;外观设计上采用仿生学或其他流线型的造型设计,以达到最优的动力阻力比,通过不断调试及优化,完成性能优异也不缺乏设计感的方程式赛车。     

福州大学科技成果在第12届中国·海峡项目成果交易会上引人瞩目

正第12届中国·海峡项目成果交易会于2014年6月18日在福州国际会展中心隆重开幕。在本次展会上,福州大学展出了众多高新技术成果,包括车用柴油发动机LNG双燃料改装关键技术研究、节能环保方程式赛车、基于无线供电的中压电气设备温度监测技术、智能循迹赛车、智能防爆机器人、一种活性炭改性的保健制水器     

基于有限元法的某型大学生方程式赛车车架优化设计

根据《中国大学生方程式汽车大赛规则》（2014版）的要求,利用 CATIA 对大学生方程式赛车车架进行设计和建模;利用ANSYS对车架进行3种典型工况（弯曲、制动、转弯）有限元分析以及弯曲刚度和扭转刚度的计算,掌握车架的应力和变形情况;对车架进行改良设计,并对改进后的车架进行3种典型工况下的有限元分析和弯曲刚度、扭转刚度的计算以及模态计算。计算结果表明,车架的改进设计减轻了其质量,改进后车架的强度和刚度在允许范围内;该赛车发动机应尽量避开1200、1980、2520、2820、2850、3510 r／m in这6个转速,以免引起车架共振。     

国外科技期刊亮点

从2009年开始,新的条例将要求减少一级方程式赛车的环境影响,而采用“动能恢复系统”(KERS)来利用赛车减速过程中本来会浪费掉的能量。激烈的竞争、智慧的技术和大笔的研究预算相结合,将推动这项技术的研发和应用,并将把KERS技术最终带给普通汽车。     

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.