CQ-1型赛车车身设计及流场模拟分析

发布时间：2020-10-16 08:57

　　赛车在车道上正常行驶时会受到空气中多种作用力的影响,这些作用力会影响到赛车前进的最大速度、操纵稳定性和燃油经济性等,因此在赛车车身设计和制造时考虑空气动力学对赛车性能的影响,研究车身外流场分布,具有非常重要的作用和意义。本文研究以长沙汽车工业学校改装的CQ-1型赛车为研究对象,首先对赛车行驶过程中所受空气作用力进行分析,对影响赛车性能的因素和赛车性能的评价方法进行研究,完成赛车造型设计。然后对完成的赛车车身造型采用CATIAV5R21软件采用1:1比例进行三维模型建立,把建立完成的三维模型导入ANSYS ICEM CFD17.0软件中进行流体域的定义和网格划分,把划分好的网格导入FLUENT17.0软件中进行流场的数值模拟仿真,得到赛车外流场的速度分布图和压力分布图等数据。根据赛车车身外流场分布情况和分析结果对赛车头部造型进行局部优化,增加赛车头部圆角过渡使其前部尽可能过渡平顺。随后将修改的赛车模型导入ANSYS ICEM CFD软件中划分网格,导入FLUENT软件中通过相同的边界条件设置得到优化模型的流场分布情况,得出优化后的模型头部的静压值更小,流线图贴合车身程度更高,阻力系数从0.340降至0.315。这说明优化后的模型具有更好的流线分布和更低的阻力系数,符合对赛车空气动力学的要求。研究结果表明,优化后的赛车模型具有较好的低气阻特性。再对原赛车模型和优化后的赛车模型进行主观评价和加速性能试验,结果表明优化后的赛车模型转弯稳定性和驾驶稳定性都较好,加速时间更短,这有利于增加驾驶员的驾驶信心从而发挥出赛车的性能提高比赛成绩。阻力系数的降低不仅可以提高赛车正常行驶的车速,还可以提高赛车的燃油经济性和动力特性,对赛车车身设计具有非常积极的作用和意义。
【学位单位】：湖南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U469.696
【部分图文】：

模型图,模型,团队,经济性

１．１引言??目前中国大学生方程式汽车大赛正如火如荼的举行，由此也兴起了一股大??学生设计、改造小型赛车的热潮［１］。如图１－１所示，为哈尔滨工业大学设计的赛??车模型。赛车的设计与开发涵盖了汽车设计、验证、生产的多个过程。在赛车??的研发过程中可以显著提高学生的专业知识和动手能力。车身的设计又是汽车??研发水平的一个标准，其造型不仅会影响人们对汽车的第一印象，还会直接影??响到汽车的经济性和动力特性。近年来，越来越多的研发团队在美学原理和功??能要求之间花费大量的精力以提高汽车的综合性能。这些研究结果对提高赛车??的行驶稳定性、操作稳定性和经济性起到了巨大的推动作用，从而提高了赛车??的综合竞争力??图１－１哈尔滨工业大学设计的赛车模型??随着比赛的进行，各参赛组对赛车车身设计及流场分析的了解也越来越深。??为了在比赛中获得好的名次，越来越多的参赛团队注意到车身空气动力学对赛??车性能的影响。常规的赛车空气动力学特性研究以风洞试验为主，这是由于风??洞试验可以准确获得赛车风阻、升力等参数，但其缺点同样显著成本高、周期??长、试验繁琐为研究人员带来诸多麻烦。对身处大学的参赛团队而言

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