基于ISIGHT的FSAE赛车前后翼气动特性分析及优化

发布时间：2023-02-12 20:20

　　随着大学生方程式汽车(FSAE)大赛的快速发展,其空气动力学的特性越来越受到各大高校车队的重视。由于FSAE比赛赛道具有宽度窄、弯道多、直道短等特点,因而设计出具有良好负升力的赛车,可以提高赛车的最大过弯速度、制动性能和在各类极限工况下的操纵稳定性,大幅提升比赛成绩。因此,开展对FSAE赛车空气动力学的研究具有重要的意义。本文以扬州大学FSAE赛车为研究对象,在阅读相关文献资料的前提下,研究工作如下依次展开。首先,介绍了赛车空气动力学与CFD的基本理论,深入研究了空气动力学对赛车动力性及操纵稳定性的影响。通过CATIA软件建立FSAE赛车初始三维模型,将模型导入ICEM软件中进行网格划分,利用Fluent软件对其进行CFD数值仿真分析,并对其气动性能进行评判分析。其次,针对赛车存在负升力不足的问题,通过加装前后翼的方法增加赛车负升力。在充分研究了翼型的基本参数及其气动特性的基础上,结合FSAE赛事规则要求和前后翼负升力的匹配,利用Profili软件对比分析多种常用翼型的气动特性,从而确定了前后翼的翼型和组合结构形式。利用CATIA软件建立了赛车前后翼的初始参数化模型,进一步研究了加装前...

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题的研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 本文主要研究内容
    1.4 本章小结
第二章 赛车空气动力学与CFD基本理论
    2.1 赛车气动力及气动力矩
    2.2 赛车的气动特性
        2.2.1 气动阻力的影响因素
        2.2.2 赛车的升阻特性
    2.3 空气动力学对赛车性能的影响
        2.3.1 空气动力学对赛车动力性能的影响
        2.3.2 空气动力学对赛车操纵稳定性的影响
    2.4 外流场数值模拟的基本理论
        2.4.1 计算流体动力学基本方程
        2.4.2 数值计算方法
        2.4.3 数值计算基本思想及求解方法
    2.5 本章小结
第三章 赛车车身外流场仿真分析
    3.1 CFD仿真分析的基本流程
    3.2 赛车车身外流场模型的建立
        3.2.1 赛车车架建立
        3.2.2 赛车车身模型的建立及简化
    3.3 赛车车身外流场仿真分析
        3.3.1 计算域及网格划分
        3.3.2 求解参数的设置
        3.3.3 仿真计算结果分析
    3.4 本章小结
第四章 前后翼设计及整车外流场仿真分析
    4.1 翼型的基本参数及其气动特性
        4.1.1 翼型的基本参数
        4.1.2 翼型的气动特性
    4.2 赛车的前后翼设计
        4.2.1 赛车气动套件设计技术规则
        4.2.2 前后翼气动力匹配
        4.2.3 翼型的选型和组合
        4.2.4 赛车前后翼设计与气动特性分析
    4.3 加装前后翼赛车整车外流场仿真分析
        4.3.1 整车模型网格划分
        4.3.2 整车数值仿真结果分析
    4.4 本章小结
第五章 基于ISIGHT的赛车前后翼试验设计及优化
    5.1 基于ISIGHT的前后翼结构参数(DOE)试验设计
        5.1.1 试验设计平台概述
        5.1.2 试验设计方法选择及设计计算
        5.1.3 试验结果分析
    5.2 基于ISIGHT的Approximation模型前后翼气动优化
        5.2.1 Approximation模型的搭建
        5.2.2 多目标优化
        5.2.3 优化结果分析
    5.3 优化后整车仿真分析及验证
        5.3.1 优化后整车外流场仿真分析
        5.3.2 优化后整车模型局部改进
        5.3.3 整车气动性能圈速仿真验证
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间所取得的科研成果及参与的科研项目



本文编号：3741763