FSAE賽車車身氣動造型設計及其優(yōu)化.pdf

1、分類號UDCU46621埸H1大譬YANGZttOUUNIVERSlTY學號M150395密級碩士學位論一文(全日制學術學位)FSAE賽車車身氣動造型設計及其優(yōu)化指導教師姓名：申請學位級別：論文提交日期：學位授予單位：單金良學科專業(yè)名稱：車輛工程論文答辯日期：至Q】璺生壘旦學位授予日期：2018年6月2018年6月基摘要大學生一級方程式賽車的飛速發(fā)展對其速度、燃油經濟性和操縱穩(wěn)定性等方面提出了更加嚴苛的要求，賽車的空氣動力學特性作為核心

2、影響因素越來越得到重視。具有良好氣動特性的賽車不僅能降低氣流阻力的影響，而且能獲得良好的燃油經濟性和操縱穩(wěn)定性，因此車身的造型設計成為賽車整個設計開發(fā)過程中非常重要的環(huán)節(jié)。同時由于賽車車身造型設計是各種相關理論和研發(fā)經驗的綜合集成的復雜過程，需要一套高質量、高效率的賽車車身設計流程與方法，保證其設計質量。本文即在充分研究了賽車的發(fā)展歷程以及相關理論知識的基礎上，對賽車車身造型設計流程與優(yōu)化方法進行了深入的研究。首先本文以空氣動力學性能良

3、好的理想形體為理論基礎，根據賽車整車結構進行車身設計，并以阻力系數和升力系數為目標，對車身造型進行了多目標優(yōu)化，最終通過風洞實驗驗證了優(yōu)化結果的可靠性。本文的主要研究工作有：1)根據現有的理論知識搭建了理想形體數字化模型，并對理想形體進行了CFD仿真分析；2)在理想形體的基礎上，運用CATIA設計軟件對賽車車身進行了三維數字化設計，并對原始的車身模型進行了CFD仿真分析，獲得了性能良好的初始造型；3)為能進一步對車身模型進行變形優(yōu)化，采

4、用Sculptor軟件建立了賽車車身的控制變形體，設置了車身變形控制點，建立了控制點多個位移變量，作為后期優(yōu)化的輸入變量；4)通過Isight集成了Sculptor和Fluent以阻力和升力系數為輸出變量，進行聯合仿真，獲得了輸入、輸出變量的樣本數據；5)根據上述樣本數據利用Isight的Approximation模型進行賽車車身造型的多目標優(yōu)化，獲得了最佳的優(yōu)化結果，對該結果進行了CFD仿真和風洞實驗驗證，最終表明兩者具有良好的一致性

5、。從本文的研究結果來看，以理想形體為載體進行賽車車身設計，可以充分的保留原始形體優(yōu)秀的氣動特性。依據DOE獲得的輸入與輸出的樣本數據建立的近似優(yōu)化模型能夠對某具體的賽車車身造型進行多目標優(yōu)化，不僅降低了阻力和升力，而且提高設計效率，大幅減小優(yōu)化工作量。通過揚州大學的風洞實驗研究進一步驗證了車身氣動造型設計流程及其優(yōu)化方法的正確性。本文最終優(yōu)化結果顯示，賽車車身阻力系數降低了1564％，升力系數絕對值下降了2349％，故此方法對大學生方程