用于优化 BAJA SAE 车辆性能的计算流体动力学分析


这项工作是在ANSYS中进行的CFD (计算流体动力学)分析,目的是量化作用在Baja SAE学生竞赛越野车上的力和空气动力系数,从  欧洲手机号码列表   而使检查不同整流罩格式对原型最终速度的影响。该研究涵盖了CAD(计算机辅助设计)中几何建模的初始部分,该部分是在软件中完成的简化模型以生成网格、应用适当的边界条件,以及最后的后期处理。处理流体动力学模拟,分析车辆周围的压力梯度和气流速度,以证明所发现的阻力值的合理性。


进行计算分析后,车辆被带到滚筒测功机上进行测试,测量其功率-速度曲线。这样,再加上模拟中获得的结果,就可以将软件中评估的不同模型的电阻功率数据与原型本身的可用功率进行比较,从而为每种几何形状得出不同的最终速度。此外,找出阻力在什么速度下变得相关。在开发过程中,对两种防火墙形式(将飞行员与油箱分开的结构)进行了分析,第一种具有封闭的几何形状,第二种与以前的模型相比面积有所减少。从所得结果来看,该结构对车辆的影响是显而易见的,在15 m/s的速度下,风阻系数降低了38%,气动力相差163%。


 关键词:CFD、Baja SAE、空气动力学、阻力、最大速度。 1. 简介 分析通过数值模拟来研究流体行为、传热、燃烧等)。它是计算流体动力学开发的重要工具,通常有助于降低开发真实测试模型的成本和时间。尽管如此,不能被视为与现场实验相反和竞争的工具,而是一种补充。 计算流体动力学模拟包括将分析的体积离散成小部分。由此,数值方法用于求解纳维-斯托克斯方程(描述流体流动),因此,可以确定分析流体域元素中的空气动力作用(。该域的划分是使用有限体积法进行的,有限体积法是此类模拟中常用的强大工具。 其最常用的应用之一是车辆空气动力学,该研究从  年代开始,时至今日,空气与车辆相互作用产生的力可消耗车辆高达 30% 的动力)。



 在像 这样的高水平比赛中,分析所有车辆参数非常重要。由于所有注册原型车均采用相同的发动机型号,受到竞赛规则的限制,无法进行大范围修改,因此有必要开发影响车辆性能的其他技能,例如空气动力引起的阻力。尽管参赛车辆的速度不超过 60 公里/小时,但其空气动力学分析可以改善动态测试。 2. 方法论 为了提高 BAJA 团队开发的原型的性能,我们对原型的几何形状进行了简化(旨在降低计算成本,同时又不损失结果的准确性),并采用不同的防火墙配置和车辆的整流罩。在 软件中。之后,利用 软件准备仿真所需的几何结构,生成网格,随后在中进行仿真,并对结果进行分析。



 下面创建了详细说明CFD研究的分步过程的流程图,举例说明了上一段中描述的步骤: 图 1 – CFD研究流程图。 来源:本人作者。 这又可以进一步分为三个宏观步骤。第一个是预处理,涵盖从几何概念到定义边界条件阶段的所有内容。第二个是解的计算,其中软件求解流体动力学方程。最后代表后处理阶段,其中对结果进行分析,这是保证可接受结果的基础。此外,完全取决于操作员了解该主题的理论概念并解释结果,以确定行为是否连贯且符合预期。 3. 发展 3.1 几何结构 车辆几何结构是在简化的方式开发的,目的是降低计算成本,同时保持影响所获得结果的车辆的主要特性。戈麦斯等人。 原型开发了一个简单的主体用于CFD模拟,以避免小面、窄角度和复杂的形状。 图S 中建模的几何形状:

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