基于空气动力学的赛车牵引力控制系统

针对传统牵引力控制系统无法满足赛车极限工况的情况,提出考虑空气动力学套件的某款FSAE赛车牵引力控制系统。通过Fluent完成对整车空气动力学套件的流体仿真计算,进而在Carsim中建立符合其空气动力学特性的车身子系统模型,解决了Carsim中无法建立赛车空气动力学套件模型的问题。根据赛车极限工况,设计开发了模糊PID控制器,通过模糊PID控制替代传统PID控制,实现PID参数的自适应,并在Carsim与Simulink的联合仿真平台上进行牵引力控制系统的动态仿真。最终,实车试验表明滑移率始终稳定在最佳值附近,动力响应满足赛事极限工况的要求。     

碳纤维复合材料节能竞技车车身研发

节能竞技大赛要求赛车车身不但要满足驾乘者基本操作空间的紧凑性要求,还要满足其拥有足够流线型和适当轻量化的特殊要求.考虑紧凑性和流线型要求,运用XFlow流体分析工具辅助设计了满足空气动力学的车身外形,并利用CAE模型分析了车身多阶模态;考虑轻量化要求,采用先进的复合材料成型工艺制作出满足节能赛车的基本强度要求,同时又具有轻量化特点的美观车身.比赛成绩验证了设计的赛车节能效果理想,为设计与制作其他车型赛车车身提供了有益借鉴.     

基于试验设计的轿车尾翼空气动力学优化

传统优化方法凭借对轿车外流场的分析经验来控制尾翼优化变量并等间隔枚举,通过比较得出最优方案,工作量大且可能遗漏关键样本点.本文以尾翼的翼型及相对车身的位置参数（尾翼攻角、垂向位置和纵向位置）为设计变量,基于DOE试验设计方法确定样本设计变量组合,利用数值模拟方法计算出所确定样本点轿车的气动升力和阻力.通过方差分析以及响应曲面法以使轿车获得最大下压力与阻力比值为优化目标,得到各设计变量的影响因数和最优水平.结果表明：基于试验设计的优化过程更加高效地优化了轿车尾翼的空气动力学性能,具有实际工程应用价值.     

基于ADAMS的赛车整车建模与操纵稳定性仿真评价

为缩短方程式比赛用车的设计时间,并快速高效地设计出符合要求的车型,利用动力学仿真软件ADAMS完成了某中国大学生方程式（FSAE）赛车的整车建模和操纵稳定性仿真分析.介绍了在ADAMS/Car模块中建立多体动力学模型的要点和过程,通过与实际比赛时的比较,验证了模型的准确性,对虚拟样车模型进行操纵稳定性能试验仿真并结合标准QC/T480-1999进行分值评价.结果表明,该赛车具有明显的不足转向特性,符合设计要求.     

基于ADAMS赛车前悬架多柔体模型优化设计

针对某型大学生方程式赛车前悬架系统进行分析与优化.利用动力学软件ADAMS/CAR建立该赛车前悬架多柔体模型并在弹性运动学模式下仿真.分析了双轮平行跳动时悬架运动特性和赛车制动时的转向轻便性与抗点头性,结果显示主销内倾角、车轮外倾角、转向盘力矩与磨胎半径变化规律不符合设计要求.运用ADAMS/INSIGHT对原系统进行多目标优化,最终各参数均得到优化,从而改善了悬架系统的运动学特性与赛车的转向轻便性.     

基于ANSYS Workbench的FSAE赛车链轮有限元分析与结构优化设计

为改善FSAE赛车的动力性能,本文研究了赛车链轮的有限元分析及轻量化设计问题,首先对FSAE方程式赛车大链轮进行参数化建模,然后基于ANSYS Workbench软件对初始设计方案进行有限元建模及分析,结果表明初始设计还有较大的优化潜力.然后研究腹板结构各参数与大链轮质量和最小安全系数的关系,采用响应面法进行参数灵敏度分析,并对其进行结构优化设计,实现零件减重10.97%,对提高赛车的动力性有着重要意义,同时该研究对赛车的系统设计也有一定的借鉴意义.     

综合损伤自适应控制系统

在综合损伤模型和自适应控制（IDMAC）系统的框架下，SSCI公司计划利用小企业创新研究计划第一阶段的资助，进一步开发、执行并测试损伤自适应控制算法。IDMAC系统设计将以下述模型为基础：（1）研发一套结构损伤条件下，飞机动力学的结构和空气动力学模型；（2）开发一系列描述不同损伤事件的模型；（3）获得一套简化的控制设计模型；（4）运用简化的模型，着手设计多模块随机损伤估计量和相应可重复配置的控制器．以稳定飞机并得到适合的闭环飞行控制系统性能。     

基于ADAMS的巴哈赛车悬架运动仿真与优化设计

巴哈赛车由于运行路况复杂,悬架系统的设计显得尤为重要.为提高设计效率,缩短设计周期,基于ADAMS软件对巴哈赛车悬架系统进行了运动仿真与优化设计.根据整车基本参数,利用ADAMS/Car建立虚拟样机,通过ADAMS/Insight分析硬点坐标与悬架参数的影响关系,根据分析结果对硬点坐标进行优化,使悬架技术参数接近设计目标值.分析结果显示:巴哈赛车的前悬架上摆臂前点Z坐标、前悬架上摆臂后点Z坐标、转向横拉杆外点Z坐标对巴哈赛车车轮定位参数的影响系数较大;后悬架上横拉杆外点X、Y、Z坐标对巴哈赛车后悬性能参数的影响系数较大.优化相应硬点坐标并仿真,可使悬架技术参数接近设计目标值.经过实车跑动验证,该优化方法可以提高巴哈赛车悬架设计效率,提高整车性能.     

FSAE赛车双叉臂悬架的优化设计

为了研究赛车的操纵稳定性,应用机械系统动力学软件ADAMS,对前悬架进行建模和运动学仿真分析,对悬架结构型式进行调整。选取适当的硬点坐标作为优化变量,基于ADAMS/Insight模块,针对前轮前束的变化进行优化设计,最终改善了赛车的操纵稳定性。对于运动型车辆的前悬架设计具有一定的指导意义。     

热管散热器变工况性能实验研究

用实验方法对一台新型热管散热器进行了变工况性能测试研究.人工环境实验室的空气处理机组模拟环境温度（即冷侧进风温度）,用电加热装置调节散热器热侧（热管蒸发段）空气进口温度.冷侧进风温度在5-41.5℃范围调节,热侧进风温度在20-55℃范围调节,得出散热功率与冷热侧进风温差有关而与进出风温度范围无关;对充液率分别为35%和25%热管散热器进行变工况实验研究,得出了热管散热器充液率25%时性能优于充液率35%时性能等结论.     

FSAE电动赛车再生制动系统开发

为提高大学生方程式(FSAE)纯电动赛车耐久赛成绩,开发一套适用于FSAE电动赛车的再生制动系统.对ADVISOR软件二次开发,通过修改整车模型、车轮模型、驱动控制模型及电池模型等,建立适用于FSAE纯电动赛车的仿真平台;为保证再生制动系统的稳定性,降低赛车控制器和传感器精度对系统的影响,提出一种后轴并联制动力分配控制策略,并进行了耐久赛工况分析;对再生制动系统控制器进行软硬件开发,并进行实车试验.仿真及试验中再生制动能量回收率分别达到20.89%和19.07%,所设计的再生制动系统可有效回收FSAE纯电动赛车的制动能量,提高耐久赛成绩.     

FSAE赛车发动机进气系统结构参数优化

大学生方程式汽车大赛(简称FSAE)规则要求,参赛赛车必须在发动机进气系统中安装流通直径为20 mm的进气限制器。为弥补加装进气限制器对发动机动力性下降的影响,以FSAE赛车4缸发动机进气系统为研究对象,利用GT-Power建立发动机仿真分析模型,通过外特性实验验证模型的准确性后,以FSAE赛车发动机进气系统结构尺寸作为单一变量,分析FSAE赛车发动机进气歧管长度及稳压箱容积对发动机性能的影响规律,并提出优化设计方案。通过对比实验,可知优化后发动机的动力性能得到提升,最大转矩增幅为5.9%。     

基于Workbench的FSAE赛车转向节有限元分析

赛车在赛道上行驶工况千变万化,针对转向节在不断受到复杂应力作用下极易发生疲劳损坏的问题,本文采用Workbench有限元分析软件,对FSAE赛车的转向节进行有限元分析。通过Solidworks对转向节进行简化建模,并基于ANSYS-Workbench平台进行网格划分,对转向节进行静力学强度、模态以及疲劳分析。分析结果表明,转向节应力值和变形值均满足要求;转向节模态频率大于80 Hz,远高于整车模态频率,转向节稳定性良好,不会在行驶中发生共振;转向节应力集中和疲劳损伤均发生于制动钳安装螺栓孔,说明制动钳固定螺栓孔寿命较低,易产生疲劳损伤。该研究为提高FSAE赛车转向节使用寿命提供了理论依据。     

汽车涉水时轮辐结构对车表水相分布的影响

针对汽车涉水时车身表面的水污染问题,将传统的汽车空气动力学知识和多相流理论相结合,运用图像处理技术给出车身表面水膜分布情况.通过对车轮辐板进行改型,建立不同开孔数目和开孔面积的车轮辐板模型,分析对比不同开孔数目和开孔面积对水膜分布情况的影响.试验结果表明,4种不同开孔数的辐板中,T7的涉水性能最优越,水膜覆盖率较原始值降低了20.67%.车轮辐板开孔有助于提高车辆的涉水性能,开孔数目越少车身表面的水相附着面积也越小.车轮辐板开孔数目相同时,车表水相附着面积随着开孔面积的增大而增大.     

BJ-2型卡丁车的动力学性能仿真分析

卡丁车是一种特殊的运动休闲类汽车,卡丁车竞赛也是国际汽联每年举办的世界汽车场地赛的一种。针对BJ-2型卡丁车的动力学性能,分析了其拓扑结构,讨论了基于相对坐标系的多体系统拉格朗日动力学方程建模思路,建立了基于SIMPACK软件的卡丁车多体动力学模型,进行了蛇形绕桩行驶、直道和弯道制动仿真分析。发现BJ-2型卡丁车的操纵性能和制动性能基本上满足GB19194—2003《竞赛类卡丁车通用技术条件》标准规定,但急速转弯时横摆角速度有突变,右向转弯比左向转弯灵活,表明转向系结构参数需要改进优化。     

FSC赛车车架的强度及刚度计算与分析

以辽宁工业大学第一代赛车车架为研究对象,运用CATIA软件建立赛车车架CAD模型,并将其导入有限元软件HyperMesh中,通过几何模型的清理、网格划分和约束与加载生成车架有限元模型,进而对其强度和刚度进行分析,保证赛车车架结构强度和刚度等要求。     

基于贝叶斯网络理论与仿生技术的翼形量水槽优化

翼形量水槽的工作原理决定其工作必然导致一定的水头损失,保证量水槽自由出流的渠道比降随水头损失增大而增大,本文希望通过仿生优化减小翼形量水槽工作水头损失,扩大其在平原灌区渠道的适用范围。本文探索性的利用鸟类翅膀飞行减阻特性选取3种鸟翼作为仿生原型,截取仿生翼形曲线10条,按10个攻角水平应用处理得到78条仿生翼形量水槽外轮廓线,选取3个收缩比开展3种流量工况的仿真试验,采用极差分析法评价仿生翼形量水槽外轮廓线二因素的显著性水平和优水平,较新颖的运用贝叶斯网络图模型推理分析方法解决仿生翼形曲线和攻角优组合的不确定性问题,通过模型试验验证应用可行性。结果表明：翼形曲线是影响优化的主要因素,赛鸽翼（1）为优曲线、－10°为优攻角;攻角－5°与翼形曲线赛鸽翼（1）联合作用效果最佳,将翼形曲线赛鸽翼（1）按攻角－5°应用处理的仿赛鸽翼截面曲线作为优选仿生翼形量水槽外轮廓线;新型仿赛鸽翼截面曲线型量水槽各工况临界淹没出流状态：测流精度很高（测流平均误差约1.28%）、壅水高度平均降低7.46%、水头损失平均降低5.81%、最大临界淹没度可达0.933、上游佛汝德数均小于0.4（可形成平稳缓流）、最小工作比降可达1/4960。综上,利用仿生技术优化翼形量水槽可行,新型仿赛鸽翼截面曲线型量水槽综合量水性能很好,可用于灌区小比降渠道精细量水。     

基于有限元分析的赛车车架结构轻量化设计

通过对某方程式赛车车架结构的有限元分析,来实现赛车车架结构的改进和轻量化设计。利用CATIA软件平台建立某方程式赛车车架三维实体模型,运用CAE分析软件对其进行单元选取和网格划分,建立车架的有限元分析模型,通过对车架静态条件下弯曲工况、扭转工况的分析,找到车架弯曲强度和扭转刚度富裕部位,通过减少管件的使用数量、减薄相对应管材的壁厚、减小直径,达到车架结构优化和轻量化设计目标。