FSAE赛车新型定风翼型气动性能的提升_毛旭

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1、2014年9月机械科学与技术September2014第33卷第9期MechanicalScienceandTechnologyforAerospaceEngineeringVol．33No．9DOI:10．13433/j．cnki．1003-8728．2014．0924FSAE赛车新型定风翼型气动性能的提升毛旭，吴宁宁(天津大学机械工程学院力学系，天津300072)摘要:赛车的空气动力学特性决定着赛车的设计优劣和性能，其中气动阻力系数和气动负升力系数是决定气动特性的两个关键系数。采用数值模拟方法对赛

2、车的空气动力性能有重要影响的后定风翼进行了翼型、攻角、离地间隙等结构参数下的气动分析和对比，根据阻力系数和负升力系数的变化规律以及匹配原则，确定了最佳的定风翼方案。结果表明:曲率较大、翼身较厚的翼型会产生较大的升力，攻角45°为最佳攻角方案，离地间隙的最佳值为88mm。关键词:FSAE;定风翼;阻力系数;负升力系数;空气动力学中图分类号:TH122;O355文献标识码:A文章编号:1003-8728(2014)09-1397-06AerodynamicPerformanceImprovementofa

3、NewTypeWingforFormulaSAECarMaoXu，WuNingning(SchoolofMechanicalEngineering，TianjinUniversity，Tianjin300072)Abstract:AerodynamiccharacteristicsdeterminethedesignqualityandperformanceoftheFormulaSAE(FSAE)car，andtwokeycoefficientsofaerodynamiccharacteristic

4、saredragcoefficientandnegativeliftcoefficient．ＲearwinghasgreatinfluenceontheaerodynamicperformanceofaFSAEcar．Numericalmethodswereusedtoanalyzeandcontrasttheaerodynamicperformanceofthewingondifferentstructuralparameterssuchaswingprofile，angleofattackandg

5、roundclearance．Accordingtothevaryinglawsofdragcoefficientandnegativeliftcoefficientaswellasmatchingprinciple，thebestdesignschemeofthewingwasdetermined．Theresultsshowthatawingwithlargecurvatureandthickbodycanprovidemorelift，thebestangleofattackis45°，andt

6、heoptimumvalueforgroundclearanceis88mm．Keywords:aerodynamics;dragcoefficient;FSAE;negativeliftcoefficient;numericalmethods;optimization;wings近年来，大学生方程式汽车大赛(FSAE)赛车以还将影响赛车在高速行驶过程中的稳定性。除车身［1-10］其开放、设计原创在世界范围内迅速得到发展。设计外，定风翼设计是衡量下压力的主要参数。定在赛车的车身设计中，车身空气动力学特

7、性对赛车风翼的设计原则是达到最大下压力和最小气动阻力各方面性能有重要的影响。其中气动阻力系数和负的平衡点，即气动阻力系数和负升力系数的最佳匹［11-13］升力系数是两个关键的衡量参数。气动阻力配。目前测试汽车气动阻力系数和负升力系数的方系数保证赛车具有高速行驶性能，负升力系数衡量法主要有3种:风洞试验法、功率平衡法和数值计算［14-15］赛车能够形成何种程度的下压力。下压力主要依靠法。通过空气动力学原理对定风翼的气动性前后定风翼和车身产生，当气流通过定风翼时，下压能进行数值分析，考察赛车后定风翼翼型和

8、翼角变力可以把赛车“按压”在赛道上，以缩短制动距离，化对阻力和负升力系数的影响，对比确定最优后定提高转弯速度。据统计，赛车大约80%的抓地力是风翼翼型，为FSAE赛车定风翼的设计提供依据。由下压力产生，剩余20%由轮胎提供。下压力不足1赛车定风翼空气动力学特性收稿日期:2013-04-02作者简介:毛旭(1988－)，硕士研究生，研究方向为空气动力学和计FSAE赛车在高速行驶过程中，仅靠自身的重算流体力学，maoxu_lw@126．com量不足以产生足够