Geometriska förenklingar vid numerisk modellering av framvingens aerodynamik för formelbil
Typ
Examensarbete på kandidatnivå
Bachelor Thesis
Bachelor Thesis
Program
Publicerad
2023
Författare
Lyth Andersson, Olle
Erlandsson, Andreas
Rönn, Gustav
Sundström, Viktor
Zoric, Stefan
Modellbyggare
Tidskriftstitel
ISSN
Volymtitel
Utgivare
Sammanfattning
Idag är forskning om aerodynamik en central del av motorsport då det ger insikt i
viktiga krafter som exempelvis luftmotstånd. Som komplement till vindtunnelexperiment
och bantester används beräkningsströmningsdynamik (Computational Fluid
Dynamics, CFD) som verktyg för att simulera aerodynamiska egenskaper vid fordonsdesign.
På grund av de höga beräkningskostnaderna för CFD är aerodynamiker
intresserade av olika förenklingar för att kunna utvärdera fler designalternativ med
de begränsade resurserna som finns. Syftet med detta kandidatarbete är att undersöka
hur olika geometriska förenklingar kan användas vid utvecklingen av framvingen
på en Formula Student (FS) bil.
Med hjälp av den mest uppdaterade (vid januari 2023) fullständiga simuleringsfilen
i helbil från Chalmers Formula Student (CFS) skapades fem olika förenklade
modeller, var och en simulerad med tre olika vingar. Dessa jämfördes med helbilssimuleringen
och med varandra. Den mest framgångsrika förenklingen användes i
designprocessen av en ny framvinge.
Baserat på analysen av dessa simuleringar drogs slutsatsen att en förenkling med
en bra avvägning mellan noggrannhet och förenklingsgrad är en halvbilssimulering
av framvingen, framhjulen, hjulupphängningen och karossen. Denna variant reducerade
antalet celler till 18% av de i helbilsreferensen och motsvarande minskning
i tidsåtgång för simuleringen. Den kunde förutsäga framvingens downforce, samt
beskriva vorticitet och totaltryck nedströms fram till sidovingarna, med acceptabel
precision för att förutsäga vissa aspekter av hela bilens aerodynamiska prestanda.
Om dessutom sidovingarna inkluderas erhålls ökad precision, på bekostnad av en
29% ökning av antalet celler. Förenklingarna är inte menade att användas isolerat,
utan snarare som ett av flera verktyg tillsammans med helbilssimuleringar och
vindtunneltester.
Beskrivning
Ämne/nyckelord
CFD , aerodynamik , geometriska förenklingar , downforce , framvinge , Formula Student