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基于CFD的大学生方程式赛车空气动力学套件设计
| 论文题名： | 基于CFD的大学生方程式赛车空气动力学套件设计 |
| 关键词： | 方程式赛车;空气动力学;组合翼型;曲面翼造型;升阻力系数;计算流体力学仿真 |
| 摘要： | 本文在满足大学生方程式汽车大赛（FSAE）设计规则的前提下，基于计算流体动力学（CFD），设计了2015和2016年重庆大学方程式赛车的空气动力学套件。采用曲面翼设计理念，优化了赛车的空气动力学套件，对比分析空套各部件对整车流场的影响。 通过优化设计大学生方程式赛车的空气动力学套件，可有效提高赛车的性能。本文在2015年赛事规则下，结合翼形分析软件Profili与Xfoil，进行了详细的翼型选型与攻角确定。借用三维设计软件分块设计了重庆大学2015年方程式赛车的前翼、尾翼、扩散器等空套部件。2016年赛事规则减小了空套尺寸，为提高赛车负升力，在2015年赛车的直翼面基础上率先采取曲面翼造型优化空套设计，采用人工修型与局部优化相结合的方法，对比多种造型策略并选取最优的空气动力学套件，完成了重庆大学2016年新赛车的设计。结果表明： ①组合翼型的升阻力系数随其空间结构的位置变化而变化，但有最优值。主要变量为相对攻角、上下间隙与前后位置。主翼攻角影响襟翼升阻力系数，襟翼攻角随主翼攻角的增大而增大。 ②在相同结构与展长下，尾翼的曲面造型影响升阻力系数，双层结构中，主翼弯曲（上凸下凹或后翘），负升力均减小。直主翼情况下，襟翼后翘能增大下压力，升阻比相应提高。曲面前翼可使来流产生旋转，赛车前部阻力明显减小。 ③赛车扩散器能显著提升负升力，其扩散位置影响整车气动中心。尾翼 DRS系统可提升赛车的加速性能，并优化赛车尾部流场。 本文历经两个赛季，设计并优化了重庆大学 FSAE赛车的空气动力学套件，最终采用曲面翼造型，疏理了整车流场，保证了整车较大的下压力。优化后的赛车整车负升力系数提升至1.68，负升阻比提升至1.91。 |
| 作者： | 周涛 |
| 专业： | 流体力学 |
| 导师： | 曾忠 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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