大学生方程式赛车空气动力学套件设计

针对武汉科技大学FSC赤骥车队设计的赛车,进行空气动力学套件的设计。首先进行定风翼及扩散器的设计和建模,并利用FLUENT软件对定风翼进行空气动力学仿真优化;然后把空气动力学套件安装在赛车上,建立整车模型,进行常用工况下整车的空气动力学仿真,分析加装空气动力学套件对赛车高速稳定性及转弯性能的影响。结果表明,加装空气动力学套件后,赛车的高速稳定性和转弯性能均有明显提升。     

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。     

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。     

车身后部结构气动性能自动优化及其工程应用

车身后部结构特征对整车的空气动力学性能有重要的影响。为研究车身后部各结构变化对轿车尾部流场的影响规律及各设计变量之间的相关性,并在此基础上对车身后部结构参数进行优化,以提高轿车的空气动力学性能。通过运用网格自适应方法和集成仿真软件STAR CCM+进行试验设计;并建立近似模型探索以整车气动性能为目标的车身后部各结构参数的最佳组合。结果表明:与传统车身优化方法相比,运用网格自适应方法、试验设计方法和近似模型相结合进行车身优化,大幅度减少了车身优化的时间,且优化效果良好。优化车身后部结构参数,能明显改善尾部流场结构,提高整车的气动特性。     

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Adams及ANSYS的BSC赛车转向系统优化设计

近年来大学生赛车运动不断发展,为提高BSC赛车操纵稳定性,满足结构轻量化要求,该文根据赛事规则制定转向系统设计目标和设计流程,利用UG中三维模型的硬点坐标,进入Adams/Car模块建立简化的动力学模型,分析各系统参数对赛车转向的影响。设计并计算转向系统性能参数,利用ANSYS静力学简化分析各结构强度,将优化结果用于BSC赛车设计,并进行实车测试。对同类型前悬转向系统设计起到了借鉴作用,能缩短设计周期,推动Baja赛事的发展。     

纯电动赛车动力系统的优化

为优化纯电动赛车的动力性能和经济性能,提高赛车在比赛时的竞争力,在纯电动赛车动力系统选型及参数匹配基础上,应用Simulink软件建立电机控制模型,并基于SPSA算法对永磁同步电机控制参数进行在线整定,优化电机PI控制参数,改善永磁同步电机控制精度,实现赛车动力系统的优化。Cruise和Simulink整车联合仿真结果表明,赛车75 m直线加速时间为422 s,剩余SOC为842%,最高车速可达到114 km·h-1;赛车完成耐久工况行驶后,剩余SOC利用率提高了16%。在同样工况下,保持赛车动力系统参数不变,优化PMSM控制参数后动力性能明显改善,可延长动力电池的使用寿命,增加赛车的续驶里程。     

混合动力汽车用行星齿轮结构参数优化及应用

外齿圈和太阳轮的齿数之比是行星齿轮机构的特征参数,确定该参数是动力系统匹配的重要部分,故需对该特征参数进行优化.首先,分析混合动力汽车对动力部件的性能要求,进行动力部件的选型设计,并制定混合动力汽车能量分配策略;然后,对包含行星齿轮机构的整车动力系统进行动力学和运动学分析,确定其动力学微分方程,建立描述行星齿轮机构特征参数与动力部件的最高转速和整车设计最高车速的函数关系,并仿真寻优;最后,在Advisor中仿真验证.结果表明,整车匹配合理,验证了寻优方法的正确性.     

纯电动汽车动力匹配计算与仿真

针对电动汽车设计动力性能指标,从车辆动力学出发建立了驱动电机功率计算模型,给出了系统传动比、最高车速、加速时间等电动汽车动力性能采参数计算一般公式。结合开发实例进行电动汽车动力电池匹配优化,并在Matlab/Simulink下进行系统续驶里程仿真计算,仿真结果表明,系统动力特性满足整车的动力性能设计要求。     

空气悬架城市客车平顺性评估及优化

利用ADAMS/CAR建立空气弹簧城市客车多体动力学模型,研究车速和随机路面对客车平顺性的影响.采用Behnken盒式正交试验设计方法,对悬架参数进行灵敏度分析及优化,进而提升平顺性.研究表明:前悬弹簧刚度和前后悬减震器阻尼对平顺性影响较显著;当前悬弹簧刚度、减震器阻尼降低,以及后悬减震器阻尼增加时,整车平顺性得到较明显的提升.     

响应面法复合车身结构优化

对复合车身结构的特殊性能要求导致其造型和材料与普通车身有较大不同,车身质量参数(质量、质心位置等)的变化会对整车操纵稳定性产生负面影响。该文针对某复合车身结构,选取其造型特征参数β_1、β_2及h为设计变量,通过整车的动力学建模与分析,采用响应面法建立了操纵稳定性、车身内部空间和车身质量与设计变量之间的非线性关系,进而采用目标规划算法对设计变量进行了优化。优化结果显示,与初步设计相比,该文方法在牺牲部分车身内部空间的条件下,使蛇形操纵稳定性提高22%,车身质量减少30 kg。     

基于ANSYS的赛车车身分析

以参加第九届Honda中国节能竞技大赛的赛车车身为研究对象,利用CATIA软件建立赛车车身几何模型.用ANSYS对赛车车身进行模态分析,保证赛车在行驶过程中不会与来自路面和发动机的激励频率发生共振,利用FLUENT软件,基于SST湍流模型理论,对赛车车身进行三维外流场空气动力学数值模拟,得到压力云图、速度云图、气动阻力和气动阻力系数。对模拟结果进行分析,提出该赛车车身形状优化方法。     

FSAE赛车可调尾翼控制系统样机开发

可调尾翼控制系统是一项提高赛车弯道操控性和直道极速能力的最新技术。文章在赛车尾翼基础上基于比赛工况确定尾翼攻角组合,根据尾翼运动行程实现执行机构设计;基于嵌入式技术,实现可调尾翼控制系统的软硬件开发,通过车载传感器获取不同工况下车速及制动状态信息;通过控制器计算及逻辑判断,驱动舵机工作,使执行机构带动尾翼实现不同尾翼攻角,达到提升空气动力学性能、实现尾翼智能可调的目的。通过系统样机试验测试表明,根据给定工况的信号变化,系统样机能顺利实现3种尾翼攻角组合变换。FSAE赛车可调尾翼控制系统样机的开发具有一定的应用价值。     

重型牵引车全浮式驾驶室悬置参数的优化与匹配分析

文章利用多体动力学软件ADAMS建立整车模型,将正交试验原理与ADAMS的试验设计(DOE)方法相结合,对该全浮式驾驶室空气悬置系统参数进行了优化与匹配分析,在不同工况下进行了大量的仿真计算,结果表明优化方案能够明显改善整车的行驶平顺性。     

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。     

轮边电机驱动型电动汽车动力系统参数优化设计

文章对轮边电机驱动型电动汽车动力传动系统参数进行了优化设计。依据行驶工况高频车速区间与电机高效区域相重合的原则以及满足整车性能指标的要求,引入工况加权因子,对轮边电机和蓄电池参数进行了匹配;以整车动力性指标为约束、整车加权工况平均能量消耗最小为目标,分别采用粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)和遗传算法(genetic algorithm,GA)对固定挡速比进行了优化设计;并基于Matlab/Simulink搭建的整车性能仿真平台,对整车性能进行了仿真分析。仿真结果表明,整车性能均能满足设计要求;通过与以单循环NEDC工况能耗最小为目标的速比优化结果的对比,表明以加权工况平均能耗最小为目标的速比优化设计方法能够兼顾不同工况下能耗经济性,具有较好的适用性。     

面向多约束的可举升复合油气悬架偏频优化

以空、满载状态下悬架偏频及空满载等频性作为平顺性评价指标,分析了可举升复合油气悬架结构参数对整车性能的影响.针对某军车可举升复合油气悬架结构参数与整车性能的匹配与优化进行了研究,以空、满载悬架偏频的平方和与空、满载悬架偏频差值的乘积为目标函数,以复合油气悬架结构参数为设计变量,以悬架边界条件,承载状况等为约束条件进行了优化计算,最后得出可举升复合油气悬架合理的参数匹配,既满足了设计要求,又能最大限度地提高整车平顺性.     

内流场环境的方程式赛车进气歧管优化设计

发动机进气系统作为制约整车动力系统主要性能的子系统,成为进行车辆动力性能提升中设计优化的关键之一。基于此,研究开展了赛车环境下进气歧管相关尺寸参数对进气效果的分析。基于已有发动机实体,研究首先构建了完整的发动机数字分析模型获得理论分析的基准尺寸参数,而后耦合发动机其他性能指标参数,通过发动机台架试验验证仿真结果的准确性。最后,通过单因素变量控制法定量分析进气歧管长度与内径等几何参数变量对进气歧管在发动机设计性能影响的具体关系。结果表明基于数字模型分析的结果具有较高的力学逼真度,研究可以为后续赛车以及乘用车设计中发动机行性能提升提供参考。