FSAE方程式赛车碳纤维车身与后尾翼设计与空气动力学分析-设计说明书

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1、题目：FSAE方程式赛车碳纤维车身与后尾翼设计与空气动力学分析学院：专业：班级：学号：学生姓名：指导老师：提交日期：IV摘要轻量化设计与空气动力学分析是赛车车身设计的两个重要内容。碳纤维材料具有比强度高和比模量高的优点，是设计赛车车身的首选材料。本课题采用碳纤维设计赛车车身外覆盖件，通过CATIA软件进行三维建模，为了方便评审专家组现场检查赛车内部结构，本课题实现了车身外覆盖件的快速装卸。赛车的空气动力学特性体现了赛车的设计水平和性能，其中最关键的两个数据便是赛车的气动阻力系数以及赛车的负升力系数，本课题

2、依据FSC规则，应用ANSYSICEM建立仿真模型，再应用ANSYSFLUENT进行计算和后处理，后处理的结果将以气动阻力和负升力的曲线，以及赛车周围的云图来显示，并分析比较了添加后尾翼前后的升力值变化，为碳纤维车身覆盖件的优化提供修改方向。关键词：FSAE赛车碳纤维车身空气动力学外流场分析IVAbstractThetwoimportantcontentsoftheracingcarbodydesignarelightweightanalysisandaerodynamicanalysis.Thecarb

3、onfibermaterialisbestforcarbodymaterials,whichhasadvantagesinhigherspecificstrengthandhigherspecificmodulus.ThematerialofracingcarbodyoutercoveringpartsiscarbonfibermaterialandtheracingcarbodyoutercoveringpartsmodeledbyCATIAsoftware.Inordertofacilitatethe

4、reviewpaneltoinspectracingcar’sstructure,thispaperhasrealizedrapidloadingandunloadingofracingcarbodyoutercoveringparts.Thecar’saerodynamiccharacteristicreflectsthelevelofthecar’sdesignandperformanceandthemosttwocriticaldataofitaredragcoefficientandliftcoe

5、fficient.AccordingtotherulesofFSC,thispaperestablishedsimulationmodelbyANSYSICEMandcalculateandpost-processingitbyANSYSFLUENT.Theresultsofpost-processingwillprovidedbythecurvesofaerodynamicresistanceandnegativelift.Inordertooptimizetheshapeoftheracingcarb

6、odycoveringparts,thispaperwillcomparethenegativeliftofracingcaraddingrearspoilerornot.IV目录摘要IIAbstractIII目录IV第一章绪论11.1背景研究及意义11.2国外研究现状21.3国内研究现状61.4论文主要研究内容8第二章FSAE赛车车身与后尾翼设计92.1赛车轻量化方法92.2碳纤维复合材料特性92.3赛车车身设计112.4赛车后尾翼的设计142.5碳纤维车身和尾翼的制作152.6本章小结19第三章FSA

7、E赛车外流场仿真建模203.1CFD分析的原理203.2建立FSAE赛车模型213.3计算域的建立223.4划分网格223.5设定边界条件253.6本章小结26第四章FSAE赛车外流场仿真分析274.1FSAE赛车空气阻力结果分析274.2FSAE赛车流场分析294.3添加尾翼赛车与原赛车比较334.4本章小结35第五章总结与展望36参考文献38致谢40IV第一章绪论1.1背景研究及意义大学生方程式汽车大赛（FSAE）是一项面向全世界大学生的集赛车设计制造竞赛为一体的综合性工程教育赛事。它由国际汽车工程师

8、协会于1978年创办，至今已有30多年的历史。FSAE要求参赛队伍必须在一年时间内通过自行设计、制造出一辆具有出色的加速、制动、操控性能的小型开仓式单座方程式赛车。中国在2010年开始引入这项赛事，中国汽车工程学会联合21所高校在上海举办了首届中国大学生方程式汽车大赛。截止2014年，共有61支燃油组赛车和19支电车组赛车参加了2014年第5届中国大学生方程式汽车大赛。而截止2014年底，已有79支燃油组赛车，31支电车组赛车