FSAE赛车二维扩散器气动性能研究

基于CFD数值模拟的方法,对方程式赛车空气动力学性能有重要影响的底部扩散器进行二维仿真分析,对比了不同格尼襟翼高度和角度、不同离地间隙下的尾部扩散角度、六种不同维度组合方案下的气动力系数及迹线图,探究其阻力和升力系数的变化规律及匹配原则,确定了相对优化的底部扩散器方案。结果表明:不同离地间隙下随扩散倾角的增加其阻力系数单调递增,在一定范围内离地间隙越低扩散器负升力值越小,在不同区间有不同的变化趋势;扩散倾角长度越长尾部气流易发生分离,易产生气动阻力而影响气动负升力的作用。     

FSAE赛车底盘尾流扩散器仿真分析与设计

研究了地面效应对底盘尾流扩散器形态的影响。并在满足FSAE赛车设计规则要求的前提下,对FSAE赛车底盘尾流扩散器进行设计。利用CDF数值仿真技术对所设计的扩散器进行流场模拟、分析及优化以进一步提高扩散器工作效率,从而为赛车提供更多下压力,使赛车的操控稳定性和安全性有所提升。分析测得设计底盘扩散器后的赛车气动升力系数C_L从原车的0.391下降到-0.371,气动阻力系数C_D由0.589变为0.583。     

赛车空气动力学套件设计与气动特性研究

FSAE赛车的空气动力学特性对其动力性、燃油经济性、操纵稳定性及制动性有重要影响.文中依据大赛规则设计了FSAE赛车空气动力学套件,基于CFD方法对比分析了3种不同参数的尾翼组合方案的气动特性,确定了最优的尾翼组合方案,根据最优方案的尾翼参数对前翼的参数进行了匹配;研究了有、无空气动力学套件的赛车的空气动力学特性,安装空气动力学套件后,赛车的气动升力系数由0.28下降到-1.19,气动阻力系数由0.44变为0.68,下压力显著增加;基于MATLAB对有、无空气动力学套件的赛车在特征赛道上的性能进行了计算,结果表明:赛车加装空气动力学套件后有效提高了过弯速度,推迟了刹车点,提高了圈速,有效提高了赛车的操纵稳定性和动力性.     

FSAE赛车前轮定位参数的优化研究

针对大学生方程式(FSAE)赛车前轮定位参数的优化设计问题,基于ADAMS/Car模块建立FSAE赛车双横臂独立悬架的仿真模型,对前轮定位参数进行仿真分析。利用ADAMS/Insight模块进行优化设计,确定设计参变量和设计目标,对所选定的设计目标进行影响因素分析;根据优化结果修改前悬架仿真模型,再次进行前轮定位参数的仿真分析。结果表明:赛车车轮上下跳动时,优化后的前轮定位参数能够在合理的范围内变化,满足赛车悬架设计要求,赛车悬架的主要性能得到明显提高。     

FSAE赛车新型定风翼型气动性能的提升

赛车的空气动力学特性决定着赛车的设计优劣和性能,其中气动阻力系数和气动负升力系数是决定气动特性的两个关键系数。采用数值模拟方法对赛车的空气动力性能有重要影响的后定风翼进行了翼型、攻角、离地间隙等结构参数下的气动分析和对比,根据阻力系数和负升力系数的变化规律以及匹配原则,确定了最佳的定风翼方案。结果表明:曲率较大、翼身较厚的翼型会产生较大的升力,攻角45°为最佳攻角方案,离地间隙的最佳值为88 mm。     

FSAE赛车双横臂悬架优化设计

利用ADAMS/Car模块建立大学生方程式赛车(FSAE)双横臂独立悬架仿真模型;对模型进行运动学仿真,对表征悬架运动学性能的参数进行分析以确定优化目标;利用ADAMS/Insight模块通过设定设计变量、综合目标函数和约束条件进行多目标优化设计;根据优化结果修改悬架的运动学仿真模型,再次进行仿真分析,并比较优化前和优化后悬架的综合性能;仿真结果表明,优化后的悬架综合性能得到明显提高,证明了多目标优化设计方法的有效性和正确性。     

基于Fluent的FSAE赛车消声器的优化设计

采用SolidWorks软件建立消声器三维实体模型,应用Fluent软件对消声器内部速度流场、压力流场及湍动能的分布情况进行数值模拟分析。根据分析结果对消声器进行优化设计,以降低消声器内部的涡流强度,减少排气过程的压力损失。     

基于CFD的FSAE赛车车身优化设计

FSAE赛车的空气动力学特性对赛车的设计和性能有重要影响,特别是气动阻力系数和气动升力系数。采用计算流体力学(CFD)对圆弧型和锋利型车身外流场进行数值模拟分析,对比车身风阻系数和升力系数,同时对不同的离地间隙进行对比。计算结果表明:圆弧型车身有利于降低风阻系数,车身存在最优离地间隙。采用上述计算结果对自行设计的赛车车身进行优化。     

FSAE赛车整车建模及操纵稳定性仿真

为了提高FSAE赛车的操纵稳定性,文中采用自主设计的多连杆独立悬架并运用ADAMS/Car模块创建了整车虚拟模型。对前多连杆悬架转向系统运行双轮同向激振仿真试验,利用ADAMS/Insight模块对悬架的车轮前束角、外倾角、主销后倾角及内倾角四个运动学参数进行优化分析,并对优化前后的整车虚拟模型进行转向盘转角阶跃输入和虚拟蛇形穿越仿真试验。结果表明,悬架的整体运动特性得到较大的提升,整车的操纵稳定性也得到改善,对提升整车的操纵稳定性提供了参考。     

FSAE赛车传动系统匹配动力性能的研究及轻量化设计

为打造一辆具有良好动力性能的赛车。利用Optimum Lap软件对FSAE赛车传动系统与整车动力性能进行匹配分析,对传动系统部分零部件进行优化设计,利用ANSYS软件对重要零部件进行轻量化分析。分析结果表明:完成校核了整车的传动系统匹配发动机动力性能输出的理论性,并且传动系统部分零部件在安全可靠的前提下完成轻量化设计。     

尾部扩散器对某跑车气动性能的影响

以某跑车模型为研究对象,探讨尾部小型扩散器对于车身气动性能的影响。在初始模型的基础上,进行CFD(Computational Fluid Dynamics)数值模拟计算,并对比风洞试验数据,验证仿真的可靠性。对初始模型的扩散器进行改进设计,加大扩散器的工作区域,研究其对于气动力的影响,并将改进后的扩散器与带有仿生凹坑型非光滑扰流器结合起来,通过数值模拟方法,得出压力和速度等流场参数,比较不同形式的扩散器对于气动性能的改进效果,分析气动力改善的原因。结果表明:通过对扩散器与非光滑扰流器的优化组合,能有效地提高气动负升力,减小气动阻力,达到了调谐车辆气动升力与气动阻力之间的耦合关系的目的。     

尾翼攻角变化对方程式赛车性能影响的虚拟试验

为对比方程式赛车尾翼攻角不同时的性能。应用ADAMS建立了某方程式赛车的虚拟样机模型,并考虑了非线性因素及空气动力特性。通过与实车试验结果的对比,验证了虚拟样机模型的准确性。在此基础上,提出了一种切实可行的方法在仿真中计入了尾翼的空气动力特性。并根据不同攻角时的尾翼升阻特性,对尾翼攻角不同时的各项性能进行了对比。对比结果表明,攻角的增大对赛车的直线加速性能影响很小,提高了赛车的瞬态响应性能和侧风稳定性,但加重了赛车的不足转向特性。     

基于Elman神经网络的赛车操纵动力学逆向研究

以进行汽车操纵动力学逆向研究为目的。以某方程式赛车为例,建立了计入空气动力特性的多体动力学整车模型.在通过试验验证其准确度的基础上,利用Elman神经网络建立了单移线工况下的侧向加速度、横摆角速度与方向盘转角之间的非线性映射关系.神经网络的验证结果表明,利用Elman神经网络进行汽车操纵逆动力学的研究方法是可行的,并且学习速率较快,识别精度较高。     

FSC赛车尾翼攻角对弯道性能影响的研究

以FSC方程式赛车模型为研究对象,利用虚拟风洞实验(VWT)探讨不同尾翼攻角对整车气动性能的影响,得到赛车气动升力特性。考虑了轮胎的非线性,从赛车转弯时轮荷变化入手,研究赛车不同尾翼攻角对应的轮胎侧向力分配及最大侧向加速度。研究结果表明,在一定范围内增大尾翼攻角可获得较大的侧向加速度,且可以降低赛车过弯侧翻的风险。尾翼攻角增加到20°附近后,由于尾翼失速会造成下压力损失,继续增大攻角反而不利于获得较大侧向加速度。最后,研究了赛车在不同尾翼攻角下的稳态转向特性,结果表明,适当增大尾翼攻角可以削弱赛车过多转向特性的趋势。     

轿车后视镜气动噪声的研究

以桌国产两厢轿车为原型构建模型,使用GAMBIT软件分剐建立侧窗全连接与半连接两种后视镜模型,利用FLUENT模拟二种不同速度下后视镜产生的气动噪声。对比分析得出：速度越大,气动噪声越大;后视镜侧窗全连接方式的影响明显大于半连接方式。结果表明改变后视镜结构,对于降低气动噪声,减少噪声污染有着重要的意义,为后视镜的结构设计提供理论依据。     

大学生方程式赛车多连杆悬架设计及优化

针对某赛车参赛过程中出现的转向回正力过大,过度转向趋势以及抗制动点头造成球铰间隙过大等问题,论文首先采用"二次瞬轴法"设计多连杆悬架虚拟主销,应用多体动力学仿真软件ADAMS/Car模块建立前悬架与转向系统虚拟样机;之后对主销后倾角、车轮外倾角、前束角及抗制动纵倾性四个参数仿真并应用ADAMS/Insight模块进行多目标优化设计;优化后的多连杆悬架能够提供合适的回正力矩,赛车具有轻微的不足转向趋势,同时赛车抗制动点头现象也得到明显改善。为大学生方程式赛车中的多连杆悬架设计和优化提供了参考。     

基于特定赛道的方程式赛车转向梯形优化与虚拟试验

以对某方程式赛车的转向梯形传动机构进行优化为目的,基于转向梯形的运动学特性,及对赛车在特定赛道上比赛时传感器所采集的方向盘转角数据的分析,通过引入加权因子建立了以理想Ackerman几何关系为目标函数的优化模型,利用非线性最小二乘法进行了优化。并通过机械系统仿真软件ADAMS建立了赛车的虚拟样机整车模型,在通过试验验证其准确度的基础上,对优化前后的赛车的操纵特性进行了对比。虚拟试验结果表明,优化后的赛车不足转向特性略有加大,同时转向时前轮距变化幅度变小,转向时外侧车轮更加垂直于地面从而可以提供更大的侧向力,并且轮胎跳动时的前束角变化幅度变小。为同类赛车的转向梯形设计提供了借鉴。