本文關(guān)鍵詞：基于CFD的低速賽車前后翼設(shè)計

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【摘要】：FSAE賽車是一種小型的敞開輪式賽車,具有加速能力強、質(zhì)量輕、體積小、靈活性高等特點。相比其他種類的賽車比賽,FSAE比賽賽道寬度窄、彎道多、直道短,因而速度較小,屬于低速方程式賽車。本文的研究重點是探究下壓力對低速賽車性能的影響并開發(fā)一套適合FSAE比賽的負升力翼�？諝鈩恿W是賽車運動至關(guān)重要的一環(huán),空氣動力學設(shè)計的優(yōu)劣將直接影響賽車性能,已經(jīng)成為賽車比賽取勝的關(guān)鍵。本文截取典型的FSAE比賽賽道并進行模擬分析,證明了氣動下壓力能夠明顯提升FSAE賽車的賽道表現(xiàn)。通過添加輔助的空氣動力學裝置,能夠為運動賽車提供氣動下壓力。負升力翼就是典型的方程式賽車氣動力學裝置。FSAE比賽對氣動裝置有嚴格的規(guī)則限制,多片組合翼可以在有限的設(shè)計空間內(nèi)獲取更大的下壓力。本課題引入多目標優(yōu)化方法,對多片翼組合方式進行優(yōu)化,選擇最優(yōu)的攻角設(shè)置和翼間間隙,保證阻力系數(shù)較小的同時獲得盡可能大的下壓力。利用計算流體力學方法對賽車進行數(shù)值模擬可以獲得運動賽車周圍的氣體流動信息,幫助分析賽車的下壓力水平和進行前后翼的下壓力平衡。分析結(jié)果表明:不加前后翼時,賽車升力系數(shù)為正,運動賽車會受到升力作用并導致附著力丟失;加裝前后翼后,賽車在速度為20m/s時可產(chǎn)生441.0N的下壓力。為了驗證數(shù)值模擬精度和前后負升力翼對賽車性能的影響,本文對HNU2015賽車進行了實車測試。測試分為穩(wěn)態(tài)直線測試和極限回轉(zhuǎn)測試兩部分。穩(wěn)態(tài)直線測試可獲得賽車在固定風速下的彈簧位移數(shù)據(jù),進而可以計算賽車的實時輪荷值并求得下壓力。直線穩(wěn)態(tài)測試證明了CFD數(shù)值模擬對賽車下壓力的求解具有較高的精度。極限回轉(zhuǎn)測試可以獲得運動賽車的縱向和側(cè)向加速度數(shù)據(jù),對比不加裝前后翼與加裝前后翼的HNU2015賽車極限回轉(zhuǎn)測試的“g-g”圖,證明了裝配前后翼可以明顯提高賽車彎道極限性能。
【關(guān)鍵詞】：計算流體力學 多目標優(yōu)化 FSAE 下壓力 負升力翼
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U469.696
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 第1章 緒論13-18
• 1.1 Formula SAE比賽介紹13
• 1.2 選題背景和意義13-14
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及動態(tài)14-17
• 1.4 研究目標17
• 1.5 研究內(nèi)容和技術(shù)路線17-18
• 第2章 汽車空氣動力學與計算流體力學18-30
• 2.1 空氣動力學基本理論18-22
• 2.1.1 流體18-19
• 2.1.2 流體的粘性19-20
• 2.1.3 伯努利方程20-21
• 2.1.4 層流與湍流21-22
• 2.2 汽車氣動力22-24
• 2.2.1 氣動力與氣動力矩22-23
• 2.2.2 氣動力對汽車性能的影響23-24
• 2.3 計算流體力學24-29
• 2.3.1 計算流體動力學基本方程25-27
• 2.3.2 湍流模型27-28
• 2.3.3 數(shù)值離散方法28-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第3章 負升力與圈速預測30-36
• 3.1 負升力30-32
• 3.2 賽道圈速模擬32-35
• 3.3 本章小結(jié)35-36
• 第4章 翼型設(shè)計及翼型優(yōu)化36-52
• 4.1 負升力翼36-38
• 4.1.1 翼型36-38
• 4.1.2 翼的氣動力38
• 4.2 前后翼設(shè)計38-51
• 4.2.1 多片翼38-40
• 4.2.2 FSAE規(guī)則對氣動裝置的限制40
• 4.2.3 前后翼設(shè)計與匹配40-43
• 4.2.4 翼型選擇43-45
• 4.2.5 多片翼優(yōu)化45-51
• 4.3 本章小結(jié)51-52
• 第5章 整車數(shù)值模擬與測試52-67
• 5.1 整車數(shù)值模擬52-62
• 5.1.1 整車數(shù)值模擬過程52-56
• 5.1.2 無翼賽車外流場分析56-58
• 5.1.3 帶翼賽車外流場分析58-62
• 5.2 實車測試62-66
• 5.2.1 穩(wěn)態(tài)直線測試63-65
• 5.2.2 極限回轉(zhuǎn)測試65-66
• 5.3 本章小結(jié)66-67
• 結(jié)論與展望67-69
• 參考文獻69-72
• 致謝72-73
• 附錄A 圈速模擬代碼73-81

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號：865711