發(fā)布時(shí)間：2017-09-16 22:10

  本文關(guān)鍵詞：基于CFD的低速賽車前后翼設(shè)計(jì)

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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(qiáng)、質(zhì)量輕、體積小、靈活性高等特點(diǎn)。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(diǎn)是探究下壓力對(duì)低速賽車性能的影響并開發(fā)一套適合FSAE比賽的負(fù)升力翼�？諝鈩�(dòng)力學(xué)是賽車運(yùn)動(dòng)至關(guān)重要的一環(huán),空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)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(jìn)行模擬分析,證明了氣動(dòng)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(dòng)力學(xué)裝置,能夠?yàn)檫\(yùn)動(dòng)賽車提供氣動(dòng)下壓力。負(fù)升力翼就是典型的方程式賽車氣動(dòng)力學(xué)裝置。FSAE比賽對(duì)氣動(dòng)裝置有嚴(yán)格的規(guī)則限制,多片組合翼可以在有限的設(shè)計(jì)空間內(nèi)獲取更大的下壓力。本課題引入多目標(biāo)優(yōu)化方法,對(duì)多片翼組合方式進(jìn)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(shí)獲得盡可能大的下壓力。利用計(jì)算流體力學(xué)方法對(duì)賽車進(jìn)行數(shù)值模擬可以獲得運(yùn)動(dòng)賽車周圍的氣體流動(dòng)信息,幫助分析賽車的下壓力水平和進(jìn)行前后翼的下壓力平衡。分析結(jié)果表明:不加前后翼時(shí),賽車升力系數(shù)為正,運(yùn)動(dòng)賽車會(huì)受到升力作用并導(dǎo)致附著力丟失;加裝前后翼后,賽車在速度為20m/s時(shí)可產(chǎn)生441.0N的下壓力。為了驗(yàn)證數(shù)值模擬精度和前后負(fù)升力翼對(duì)賽車性能的影響,本文對(duì)HNU2015賽車進(jìn)行了實(shí)車測(cè)試。測(cè)試分為穩(wěn)態(tài)直線測(cè)試和極限回轉(zhuǎn)測(cè)試兩部分。穩(wěn)態(tài)直線測(cè)試可獲得賽車在固定風(fēng)速下的彈簧位移數(shù)據(jù),進(jìn)而可以計(jì)算賽車的實(shí)時(shí)輪荷值并求得下壓力。直線穩(wěn)態(tài)測(cè)試證明了CFD數(shù)值模擬對(duì)賽車下壓力的求解具有較高的精度。極限回轉(zhuǎn)測(cè)試可以獲得運(yùn)動(dòng)賽車的縱向和側(cè)向加速度數(shù)據(jù),對(duì)比不加裝前后翼與加裝前后翼的HNU2015賽車極限回轉(zhuǎn)測(cè)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(jì)算流體力學(xué) 多目標(biāo)優(yōu)化 FSAE 下壓力 負(fù)升力翼
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及動(dòng)態(tài)14-17
• 1.4 研究目標(biāo)17
• 1.5 研究?jī)?nèi)容和技術(shù)路線17-18
• 第2章 汽車空氣動(dòng)力學(xué)與計(jì)算流體力學(xué)18-30
• 2.1 空氣動(dòng)力學(xué)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(dòng)力22-24
• 2.2.1 氣動(dòng)力與氣動(dòng)力矩22-23
• 2.2.2 氣動(dòng)力對(duì)汽車性能的影響23-24
• 2.3 計(jì)算流體力學(xué)24-29
• 2.3.1 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)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(fù)升力與圈速預(yù)測(cè)30-36
• 3.1 負(fù)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(jì)及翼型優(yōu)化36-52
• 4.1 負(fù)升力翼36-38
• 4.1.1 翼型36-38
• 4.1.2 翼的氣動(dòng)力38
• 4.2 前后翼設(shè)計(jì)38-51
• 4.2.1 多片翼38-40
• 4.2.2 FSAE規(guī)則對(duì)氣動(dòng)裝置的限制40
• 4.2.3 前后翼設(shè)計(jì)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(cè)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(wú)翼賽車外流場(chǎng)分析56-58
• 5.1.3 帶翼賽車外流場(chǎng)分析58-62
• 5.2 實(shí)車測(cè)試62-66
• 5.2.1 穩(wěn)態(tài)直線測(cè)試63-65
• 5.2.2 極限回轉(zhuǎn)測(cè)試65-66
• 5.3 本章小結(jié)66-67
• 結(jié)論與展望67-69
• 參考文獻(xiàn)69-72
• 致謝72-73
• 附錄A 圈速模擬代碼73-81

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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本文編號(hào)：865711