Використання деталей складних профілів для зменьшення аеродинамічного опору

Андрій Олександрович Єгоров, Петро Миколайович Куличенко, Сергій Аркадійович Русанов, Олександр Олександрович Лобов

Анотація


В даній роботі представлено проекти трьох зразків спойлерів для поліпшення аеродинамічних характеристик автомобіля для команди з драг-рейсингу “Avto-Makss” на прикладі автомобіля  BMW E46. Побудовані детальні CAD-моделі для автомобіля, що розглядається, та модель, адаптована до CFD-розрахунків. Проведено комп'ютерне моделювання продувки автомобіля за методами обчислювальної аеродинаміки для визначення аеродинамічних характеристик з метою порівняння для вибору найкращого варіанту та подальшої модифікації. Проведено сесії продувки автомобілів з урахуванням внесених змін, що включають в себе крім установки спойлерів трьох варіантів (таких як fin spoiler – перший варіант виконання, wing spoiler – другий варіант виконання, duck tail spoiler – третій варіант виконання) також варіант з повністю закритим фендерами колесом. Порівняння проводилися за співставленням сил аеродинамічного опору та відповідних коефіцієнтів аеродинамічного опору. Крім того, враховувались підйомні сили. Було отримано, що спойлери за другим та третім варіантами виконання дають помітне поліпшення аеродинамічних характеристик автомобіля BMW E46. Чисельні розрахунки проводились в CAE-системах за k-e моделлю турбулентності. Для розрахунків була використана неструктурована сітка з тетраедричними елементами з додатково побудованим шаром призматичних комірок для врахування пограничного шару з контролем збіжності розрахунків за параметром y+. Результати постпроцесору представлено у вигляді відповідно графіків тиску, ліній току, та перерахунку коефіцієнту аеродинамічного опору. За результатами досліджень візуалізовано процес віддалення точки відриву, перерозподіл ізоліній тиску та зміну вихрової картини за автомобілем. За рахунок правильно підібраних спойлерів вдається знизити коефіцієнт аеродинамічного опору з 0,315 для не модифікованого варіанту до 0,272 зі спойлером типу duck tail (третій варіант виконання).

Ключові слова: аеродинаміка автомобіля, спойлери, аеродинамічні характеристики, аеродинамічний опір, комп'ютерне моделювання, k-ε модель турбулентності.


Повний текст:

PDF 30-38

Посилання


Евграфов А.Н. Аэродинамика автомобиля. – М: Издательство МГИУ, 2012. – 355 с.

Михайловский Е.В. Аэродинамика автомобиля. – М: Машиностроение, 1973. – 224 с.

Аэродинамика автомобиля [под ред. В. Г. Гухо; пер.с нем. Н. А. Юниковой]. – М.: Машиностроение, 1987. – 424 с.

Mook D., Nuhait A. Simulation of the interaction between aerodynamics and vehicle dynamics in general unsteady ground effect // Advanced Marine Vehicles Conference, Arlington, VA, U.S.A, 1989. – pp. 430-437. https://doi.org/10.2514/6.1989-1498

Katz J. Aerodynamics of Race Cars // Annu. Rev. Fluid Mech. 2006 – 38: 27 – 63, pp. 27-65. https://doi.org/10.1146/annurev.fluid. 38.050304.092016

Manan Desai. Experimental and computational aerodynamic investigations of a car / Manan Desai, S.A. Channiwala, H.J. Nagarsheth // WSEAS TRANSACTIONS on FLUID MECHANICS, 2008. – vol. 3, pp. 359-368.

Himeno R., Fujitani K. Numerical Analysis and Visualization of Flow in Automobile Aerodynamics Development // Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 1993. – vol. 47, pp. 785-790.

Nielsen E., Anderson W. Recent improvements in aerodynamic design optimization on unstructured meshes // AIAA Journal, 2000. – vol. 40 (6), pp. 1155-1163.

CFX-5 Solver Theory, 2004, 261 p.

Черный С.Г. Численное моделирование пространственных турбулентных течений несжимаемой жидкости на основе k-e моделей / С.Г. Черный, Ю.А. Грязин, П.А. Шашкин // Вычислительные технологии. – 1999. – Т. 4. № 2. – С. 74-94.

https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2019.3.3


Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.