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基于CFD的FSAE赛车外流场数值模拟及优化
| 论文题名： | 基于CFD的FSAE赛车外流场数值模拟及优化 |
| 关键词： | 赛车;计算流体力学;数值模拟;参数化;目标驱动;外流场 |
| 摘要： | 赛车在路面行驶时，降低其阻力系数大小同时提高负升力大小会影响到赛车的操纵稳定性、加速性能、制动性能以及在过弯时赛车的过弯速度的大小。因此，在赛车进行空气动力学设计时提高赛车整车负升力大小对于赛车整体性能影响至关重要。利用计算机辅助仿真分析软件根据计算流体力学理论来模拟仿真赛车在风洞中的情况，进而对所设计赛车进行优化使得赛车负升力增大就显得越来越重要。 研究以青岛理工大学大学生方程式赛车为研究对象，首先对所设计的赛车车架在三维软件solidworks中进行三维建模，根据赛车车架尺寸以及相关设计要求对赛车车身、鼻翼、尾翼等进行1∶1三维建模;将三维模型导入到ICEM CFD中进行网格划分，然后将网格文件导入到流体分析软件Fluent中进行外流场数值模拟仿真。研究首先是对于车身外部形状进行了局部的分析，并以阻力系数较小以及升力较小为评价标准进行局部优化修改，对于鼻翼以及尾翼部分，根据所选的尾翼截面形状以及尾翼翼片特点，参数化尾翼翼片攻角然后利用目标驱动参数进行优选的方法确定在不同工况下的尾翼攻角，最终根据装配的整车模型进行仿真分析，评估空气动力学套件对赛车动力学参数方面的影响。 利用软件进行数值模拟后，得出了赛车车身的流线图及车身压力分布云图，根据流线图情况对车身进行了局部优化;鼻翼及尾翼得出不同工况下的压力分布云图，然后利用目标驱动方法对赛车鼻翼尾翼攻角进行了优化;扩散器流线图及压力分布图、整车装配后流线图及压力分布图，根据扩散器的分析选定扩散器类型，根据整车流线图对侧箱进行了处理。 对比优化前后赛车数值模拟结果，赛车车身的阻力系数有所降低;适当的鼻翼翼片攻角对鼻翼提供负升力的大小影响较大;赛车不同工况下工作时，尾翼攻角的变动对其本身性能影响较大;扩散器的性能在赛车安装位置已定时会受到赛车侧箱的影响。 |
| 作者： | 牛贺功 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 高志彬 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 青岛理工大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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