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。     

尾部扩散器对FSAE赛车气动特性影响研究

针对国内外FSAE赛车多以优化空气动力学装置改善整车气动性能的现状,以CATIA构造简化的赛车模型为研究对象,基于计算流体力学软件ANSYS Workbench平台,选取k-εRelizable物理模型,着重对六种不同的底部扩散结构进行气动特性数值模拟研究,结果表明:底部扩散结构的加装可改善赛车尾部流场结构;加装三角翼片的底部扩散结构对整车气动阻力影响较小,对气动升力提升较大,且三角翼片越多,气动升力改善越显著;以不同形式增加单横向翼片,可提升赛车的气动升力,同时进一步增加赛车高速及弯道行驶的操纵稳定性及安全性。     

摆线S型可反向轴流风机翼型的研究

提出了一种“摆线S型可反向轴流风机翼型”,介绍了该翼型的成型方法、弯度的选择范围及工作冲角范围,并将四种不同弯度的翼型吹风试验结果与双圆弧S型翼型和双头双机翼S型翼型作了比较,表明弯度(?)=3.96%的BX-S 396翼型的正、反向综合气动性能最佳。     

影响风力发电机翼型气动性能的因素研究

翼型气动性能的优劣影响着风力发电机的发电效率,研究影响叶片翼型气动性能的因素具有重要意义。本文采用数值方法计算了文献中NACA0012翼型在Re=10^6时的气动性能参数并与试验值比较,验证了数值方法的正确性。通过对相对厚度、相对弯度、雷诺数等影响翼型气动特性的参数进行研究,结果表明:相对厚度小的翼型在小攻角范围可以获得更好的气动性能;当攻角大于失速角12°后,相对厚度大的翼型的气动性能更佳。在0°~20°攻角范围内,相对弯度和雷诺数越大,翼型的气动性能越好。     

基于方程式赛车的车身改进设计

首先用三维设计软件CATIA对车身进行简化并建模。然后利用ANSYS对车身进行外流场分析。接着使用翼型设计软件PROFILI为赛车设计前翼和尾翼,通过前后数据的对比分析,表明加装前翼和尾翼可以改善赛车的气动特性,有助于提升整车性能。     

基于Profili环境下翼型影响因素的研究

为了深入了解翼型的气动特性,对翼型气动特性影响因素——雷诺数、相对厚度、相对弯度进行了相关研究。对EPPLER 561翼型进行一定的厚度修型、弯度修型,并通过Profili空气动力学分析软件对修型翼型进行对比分析,得出了弯度、厚度对翼型气动特性的影响,同时得出翼型在不同雷诺数条件下的升阻特性曲线。     

襟翼相对长度对翼型流场结构影响

以NACA0018为基准翼型,采用Fluent数值模拟的方法,对比研究了襟翼相对长度和翼缝相对宽度对翼型流场结构及升、阻力特性的影响;文章分别选取了襟翼相对长度分别为0.2、0.3和0.4和翼缝相对为1.0%,分析襟翼相对长度对翼型气动性能的影响。数值结果表明:由于襟翼对翼型周围主涡发展和变化的影响,不仅改善了翼型的失速特性,同时也提高了翼型的气动性能。襟翼翼型的失速攻角在此次研究范围内均大于基准翼型,在攻角小于失速攻角时,襟翼翼型的升力系数均小于基准翼型,阻力系数均高于基准翼型,但升力系数的最大值均高于基准翼型;随着襟翼相对长度增大,翼型临界攻角逐渐减小;在攻角接近翼型失速攻角时,升力系数先增大后减小;襟翼长度相同时,随着翼缝相对宽度的增大,升力系数逐渐减小。     

多翼离心风机叶片的结构改型设计与试验研究

为了研究翼型叶片结构参数对多翼离心风机性能的影响,本文以某家用抽油烟机为研究对象,结合数值模拟和实验测量的方法,通过改变叶片弦长和相对弯度,对原风机进行改型设计。研究结果表明,适当增大叶片弦长和相对弯度,有利于提高翼型升阻比,减小蜗壳内旋涡区域。分析改进前后风机气动性能和噪声测试结果可知,叶片改型后风机性能得到明显提升,变弦长处理和变弯度处理后风机最大全压效率分别提高4%和5%,低频段平均降噪5.5dB和4.8dB。     

落地扇风叶参数化气动优化设计研究

以某落地扇风叶为研究对象,建立风叶参数化模型,搭建多学科优化设计平台,以风扇风量和扭矩分别为目标开展单目标优化,优化设计变量为翼型安装角、翼型弦长、叶片弯度和叶片积叠线弯度及掠度。采用粒子群优化算法进行寻优,分别得到了不同指标下最优的扇叶配置,并确定了扇叶关键设计参数对扇叶气动性能的设计权重以及影响规律。对风量和扭矩影响最大的都是翼型安装角和弦长,随着翼型安装角和弦长的增大,风量增大,扭矩也增大。     

前缘缝翼对风电叶片翼型气动性能影响的研究

前缘缝翼作为叶片提升气动性能的部件,在减少叶片表面的流动分离、提高升力比方面发挥着重要作用。本文采用CFD数值模拟的方法对S830翼型添加前缘缝翼前后进行研究,得结论如下：添加前缘缝翼,S830翼型的升力系数与阻力系数均增加,升力系数增加的更明显,最大增幅为8.62%;随着攻角的增加,S830翼型的流动分离区逐渐增加;添加前缘缝翼可有效控制S830翼型的流动分离;缝翼的存在增大了S830压力面压力的同时减小了吸力面的压力,从而使得翼型的升力增加。     

喷管式翼缝对垂直轴风力机气动性能影响研究

具有良好动态性能是垂直轴风力机叶片高效捕获风能的关键,合理的流动控制方法可有效改善叶片气动性能,提高风能利用率。基于二维H型垂直轴模型研究不同椭圆形渐缩式翼缝及其开口宽度对垂直轴风力机动态失速的影响。结果表明,翼缝的主要作用机理是通过控制流动分离以延缓动态失速,较之原始翼型,椭圆形翼缝翼型在尖速比为0.5时转矩系数提高53.8%,显著增强了垂直轴风力机的起动转矩,但在尖速比大于1.5时因流动分离并不明显,从而作用效果并不明显;与传统渐缩式直翼缝相比,椭圆形翼缝因出口处流体与翼型表面相切而未显著影响外流场,从而使其在尖速比较大时功率系数相对更高。此外,椭圆形翼缝因减弱吸力面逆压梯度使叶片失速相位角推迟,从而有效抑制了流动分离,提高了风力机运行稳定性。     

风力机的翼型弯度对风力机翼型气动性能的影响

利用CFD软件对S827翼型进行数值计算,验证了选用RNG k-ε两方程作为CFD数值计算的湍流模式的合理性.基于RNG k-ε湍流模式对S902和S903两种翼型的气动性能进行了数值模拟计算,研究了翼型弯度对翼型的升力特性、阻力特性、最大升力系数、最大升阻比、流动分离特性、失速特性和深失速特性等气动特性的影响.     

翼型厚度对风力机叶片翼型气动特性的影响

建立了预测翼型气动特性的理论模型并进行了数值计算,研究了翼型厚度对风力机叶片翼型的气动特性影响,给出了翼型厚度对翼型的升力系数、阻力系数、升阻比和流场、压力系数的影响。研究结果表明,对于同一弯度不同厚度的NACA系列翼型,在较小攻角时,较小厚度翼型可获得较大的升阻比,在大攻角时,增加厚度翼型可以提高翼型的升阻比,扩宽大升阻比范围,而且较大厚度翼型的分离点前移速度较缓慢,涡分布范围较小。     

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。     

四参数变弯度翼型的气动特性分析与优化设计

针对NACA 0012翼型,在马赫数为0.176的来流条件下,首先利用数值模拟研究了翼型前缘下弯角度、前缘偏转位置、后缘下弯角度和后缘偏转位置等因素对翼型气动性能的影响规律;其次,以升阻比为目标,上述4个因素为设计变量,利用神经网络建立升阻比与4个设计变量间的预测模型;然后,充分考虑优化精度和神经网络训练数据库的计算量,构造了一种翼型优化过程与神经网络预测耦合的迭代优化策略,基于该优化策略得到最优变弯度翼型构型。对比优化翼型和原始翼型,升阻比提高约22%,较大程度改善了翼型的气动特性;并且通过远场噪声分析,发现优化翼型表现出了较好的声学性能,在1 000 Hz附近单音噪声最大可降低12 dB。     

雷诺数对安装涡流发生器翼型气动性能的影响

为了研究雷诺数对安装涡流发生器翼型气动性能的影响,以NACA4418翼型为研究对象,通过风洞测压试验的方法,研究了安装涡流发生器翼型在从低到高不同雷诺数下气动性能变化规律和翼型表面绕流场特性,对比分析了涡流发生器参数对翼型气动性能的影响.结果表明:随着雷诺数的增大,涡流发生器增升减阻作用逐渐增强,抑制边界层分离的攻角范...     

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。     

一种新型联翼飞机端板的设计

端板偏转角α是影响联翼布局气动特性的主要因素,为了降低偏转角对联翼布局气动性能的影响,对端板的偏转角度设计了试验方案。基于CFD计算对机翼模型进行数值仿真,分析不同偏转角α下的升阻比和俯仰力矩特性。试验结果表明:在外倾角和纵向夹角不变的情况下,偏转角α=8°时,联翼布局的升阻比高且静稳定性好。研究结果可以为联翼布局设计提供一定的参考。     

FSAE赛车车身CFD仿真及试验

在符合大赛规则及赛车性能的情况下利用CATIA建立FSAE赛车车身三维模型,并结合CFD仿真分析对空气动力学套件进行外流体域分析.通过丝带法测试赛车车身流场并与CFD仿真分析流场相论证,验证了CFD仿真分析结果的可靠性.该空气动力学套件具有较高的下压力、较高的升阻比、更好的气动性能等优点,可为FSAE赛车空气动力学套件...