Введение 4
1. Состояние вопроса 6
1.1 Особенности аэродинамики гоночного болида класса «Формула» 6
1.2 Понятие прижимной силы 6
1.3 Сила сопротивления движения 8
1.4 Коэффициенты CL, Cd 10
1.5 Теория крыльев 14
2. Существующие конструкции и типы аэродинамического обвеса для болида класса «Формула» 19
2.1 Носовой обтекатель 19
2.2 Переднее крыло 22
2.3 Заднее крыло 27
2.4 Диффузор 33
2.5 Боковые понтоны 37
2.6 Флип-апы 42
3. Распределение и баланс аэродинамических сил 44
4. Проведение теоретических расчетов перед этапом построения CAD-модели 51
4.1 Расчет тягово-динамических характеристик автомобиля 51
4.2 Расчёт внешней скоростной характеристики автомобиля 54
4.3 Силовой баланс автомобиля 56
4.4 Динамическая характеристика болида 57
4.5 Мощностной баланс болида 58
4.6 Анализ аэродинамического профиля 60
5. Настройка CFD модели 62
5.1 Чистка геометрии 64
5.2 Создание жидкой области 65
6. Исследование влияния расчетных параметров аэродинамических элементов на прижимную силу 68
6.1 Модель без аэродинамического обвеса 68
6.2 Модель с аэродинамическим дном, диффузором и боковыми понтонами 74
6.3 Модель с полным аэродинамическим обвесом 80
6.4 Сравнение результатов 88
Заключение 92
Список используемых источников 94
Цель данной работы: исследовать различные методы проектирования и проведения расчетов аэродинамического обвеса болидов класса «Формула», учитывая теоретические аспекты вопроса, применить их в моделировании, подтвердить поставленные тезисы о влиянии аэродинамического обвеса на прижимную силу болида, разработать рекомендации по постройке и проектировке аэродинамических элементов для всех типов гоночных болидов с открытым колесом.
Задачи представленной работы:
- изучить теоретические аспекты расчетов аэродинамических элементов болида класса «Формула»,
- проанализировать характеристики и влияние каждого из аэродинамических элементов болида,
- проанализировать влияние различных конфигураций гоночного аэродинамического обвеса,
- рассмотреть программное обеспечение, используемое для моделирования и расчетов аэродинамических элементов, такие как: Solid-Works для построения CAD-модели, ANSA pre-processor для проведения подготовки модели к моделируемым расчетам, ANSYS Fluent для моделирования расчётов, и META post-processor для обработки полученных результатов.
Проектирование аэродинамических элементов гоночного болида, в первую очередь очень затяжной и трудоёмкий процесс, который требует не только большой теоретической подготовки, но и успешного применения полученных теоретических навыков.
При углубленном анализе полученных нами данных были выявлены сразу несколько различных тонкостей конструкции. Важно всегда правильно коррелировать углы установки аэродинамических элементов, ведь неосторожное выставление таковых, оказывает влияние на все характеристики гоночного болида незамедлительно, также в условиях расчётов, для более высокой точности их, необходимо произвести чистку изначальной CAD- модели чтобы избежать ненужных дефектов при произведении расчетов.
При расчёте разных компоновок аэродинамического обвеса болида класса «Формула» были выявлены результаты, которые показывают нам практическую значимость применения полного аэродинамического обвеса на болиде.
«Формула студент» является не только соревнованием про гонки болидов, но и в первую очередь соревнованиями инженеров, для поиска наиболее свежих подходов к проектированию и конструированию гоночных болидов.
Аэродинамика в построении гоночного болида класса «Формула» является одной из самых трудных и самых противоречивых частей из постройки автомобиля. Именно поэтому грамотные специалисты по аэродинамике очень ценятся не только в спортивных студенческих командах, но и во всех спортивных видах соревнований по автоспорту.
Более того, каждый, кто смог овладеть хотя бы частью из мной вышеописанного записал на свой счёт очень весомый вклад в свою будущую карьеру.
«Формула студент» это не только хобби, это своего рода призвание, которое двигает каждого из тех, кто занимается этим, неуклонно вперед, открывает новые горизонты для развития, как творческого, так и профессионального.
