FSAE赛车车身气动造型设计及其优化
发布时间：2025-03-14 21:15
大学生一级方程式赛车的飞速发展对其速度、燃油经济性和操纵稳定性等方面提出了更加严苛的要求,赛车的空气动力学特性作为核心影响因素越来越得到重视。具有良好气动特性的赛车不仅能降低气流阻力的影响,而且能获得良好的燃油经济性和操纵稳定性,因此车身的造型设计成为赛车整个设计开发过程中非常重要的环节。同时由于赛车车身造型设计是各种相关理论和研发经验的综合集成的复杂过程,需要一套高质量、高效率的赛车车身设计流程与方法,保证其设计质量。本文即在充分研究了赛车的发展历程以及相关理论知识的基础上,对赛车车身造型设计流程与优化方法进行了深入的研究。首先本文以空气动力学性能良好的理想形体为理论基础,根据赛车整车结构进行车身设计,并以阻力系数和升力系数为目标,对车身造型进行了多目标优化,最终通过风洞实验验证了优化结果的可靠性。本文的主要研究工作有:1)根据现有的理论知识搭建了理想形体数字化模型,并对理想形体进行了 CFD仿真分析;2)在理想形体的基础上,运用CATIA设计软件对赛车车身进行了三维数字化设计,并对原始的车身模型进行了 CFD仿真分析,获得了性能良好的初始造型;3)为能进一步对车身模型进行变形优化,采...
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 课题的研究意义与现状
1.2.1 研究背景与意义
1.2.2 国外研究现状
1.2.3 国内研究现状
1.3 赛车气动造型的发展历程
1.4 本文研究内容
第二章 车身流场特性及空气动力学理论基础
2.1 空气动力学的研究内容
2.2 气动力和气动力矩
2.3 赛车的阻力特性
2.3.1 形状阻力、涡流阻力和压差阻力
2.3.2 摩擦阻力
2.3.3 诱导阻力
2.4 赛车的绕流与尾流特性
2.4.1 赛车的外部绕流特性
2.4.2 赛车的尾流特性
2.5 外流场数值模拟的理论基础
2.5.1 基本控制方程
2.5.2 数值计算方法
2.5.3 数值计算的基本思想及求解方法
2.6 本章小结
第三章 基于理想形体的赛车车身设计
3.1 气动造型设计方法
3.2 理想形体的构建
3.3 理想形体的CFD仿真
3.3.1 CFD仿真分析基本流程
3.3.2 理想形体的CFD仿真分析
3.4 基于理想形体和车架的车身建模
3.4.1 赛车车架建模
3.4.2 车身模型的建立
3.5 车身CFD仿真
3.5.1 网格划分
3.5.2 设置边界条件
3.5.3 计算机求解
3.5.4 车身仿真结果分析
3.6 本章小结
第四章 实验设计方法及应用
4.1 实验设计简介
4.1.1 isight、sculptor、fluent软件介绍
4.1.2 实验设计的概念及目的
4.1.3 实验设计的基本步骤
4.1.4 最优拉丁超立方算法
4.2 设计变量的确定
4.3 验设计计算
4.4 实验结果分析
4.5 本章小结
第五章 基于Approximation模型的赛车气动特性优化
5.1 Approximation模型的构建
5.1.1 Approximation模型简介
5.1.2 模型的构建方法
5.1.3 构建Approximation模型
5.2 基于Approximation模型的多目标优化
5.2.1 多目标优化方法简介
5.2.2 优化模型的构建及优化过程
5.3 优化结果分析
5.3.1 优化前后模型对比分析
5.3.2 优化结果仿真验证分析
5.4 本章小结
第六章 赛车车身风洞实验
6.1 赛车车身模型制作
6.2 模型的实验前处理
6.3 风洞实验
6.3.1 扬州大学风洞实验室简介
6.3.2 模型在风洞中的安装
6.3.3 试验方案及数据采集
6.4 实验数据分析
6.5 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文和参与的科研项目
本文编号：4034621
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 课题的研究意义与现状
1.2.1 研究背景与意义
1.2.2 国外研究现状
1.2.3 国内研究现状
1.3 赛车气动造型的发展历程
1.4 本文研究内容
第二章 车身流场特性及空气动力学理论基础
2.1 空气动力学的研究内容
2.2 气动力和气动力矩
2.3 赛车的阻力特性
2.3.1 形状阻力、涡流阻力和压差阻力
2.3.2 摩擦阻力
2.3.3 诱导阻力
2.4 赛车的绕流与尾流特性
2.4.1 赛车的外部绕流特性
2.4.2 赛车的尾流特性
2.5 外流场数值模拟的理论基础
2.5.1 基本控制方程
2.5.2 数值计算方法
2.5.3 数值计算的基本思想及求解方法
2.6 本章小结
第三章 基于理想形体的赛车车身设计
3.1 气动造型设计方法
3.2 理想形体的构建
3.3 理想形体的CFD仿真
3.3.1 CFD仿真分析基本流程
3.3.2 理想形体的CFD仿真分析
3.4 基于理想形体和车架的车身建模
3.4.1 赛车车架建模
3.4.2 车身模型的建立
3.5 车身CFD仿真
3.5.1 网格划分
3.5.2 设置边界条件
3.5.3 计算机求解
3.5.4 车身仿真结果分析
3.6 本章小结
第四章 实验设计方法及应用
4.1 实验设计简介
4.1.1 isight、sculptor、fluent软件介绍
4.1.2 实验设计的概念及目的
4.1.3 实验设计的基本步骤
4.1.4 最优拉丁超立方算法
4.2 设计变量的确定
4.3 验设计计算
4.4 实验结果分析
4.5 本章小结
第五章 基于Approximation模型的赛车气动特性优化
5.1 Approximation模型的构建
5.1.1 Approximation模型简介
5.1.2 模型的构建方法
5.1.3 构建Approximation模型
5.2 基于Approximation模型的多目标优化
5.2.1 多目标优化方法简介
5.2.2 优化模型的构建及优化过程
5.3 优化结果分析
5.3.1 优化前后模型对比分析
5.3.2 优化结果仿真验证分析
5.4 本章小结
第六章 赛车车身风洞实验
6.1 赛车车身模型制作
6.2 模型的实验前处理
6.3 风洞实验
6.3.1 扬州大学风洞实验室简介
6.3.2 模型在风洞中的安装
6.3.3 试验方案及数据采集
6.4 实验数据分析
6.5 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文和参与的科研项目
本文编号：4034621
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/qiche/4034621.html
