F1方程式赛车的空气动力学
F1方程式赛车的空气
动力学
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引言
空气动力学在F1领域中扮演着重要的角色。在引擎的研发相对稳定的下，空气动力学
几乎主宰着一辆赛车的全部性能。从上纪六十年代F1赛车第一次使用尾翼，到七十年代地面效应的引进，再到近些年双层扩散器、废气驱动扩散器等设计的提出，空气动力学在短短的几十年时间里取得了长足的进步，几乎可以与航空工业并驾齐驱，甚至有超越后者的势头。
空气动力学是流体力学的一个重要分支，主要研究空气或其它气体的运动规律、空气或其它气体与飞行器或其他物体相对运动时的相互作用和伴随产生的物理变化。
F1的空气动力学主要研究下压力，阻力和灵敏度三个方面，其中，提高压力是提升弯中表现的有效手段，降低阻力是获得高尾速输出的必要手段，灵敏性又称敏感度，主要研究空气动力学环境改变而导致的自身变化的强度。确切地说，就是研究由路况差异而导致的气动翼片与底盘间距的变化对赛车性能的干预强弱。
前翼
前翼是安装在车体最前端的气动附加装置，它不仅负责制造赛车前部的下压力，还影响向后流动的气流的走向。F1赛车的前翼的工作受到多种因素的影响，首先，作用在翼面上的气流并不是理想状态的，风速，风向都时刻变化，且不确定，此外，赛车在弯道中行驶时，作用在翼面上的气流会发生横向的偏转和移动，形成不稳定的流场，这不仅降低了前翼产生的气动负升力的效率，还影响到了前翼后部的气流环境，不利于气流的正常传输。
人类在流体力学的研究过程中一直在发展，进步，在可以产生气动负升力的翼形的研究中更是如此，先后出现了伯努利，牛顿等不同时期的翼形，这些翼形在气动性能上也不断提升，今天F1赛车所采用的主襟翼结合的翼形就是人类经过长期探索换来的智慧结晶，这种翼形不仅成熟，而且有效。
F1赛车在高速行驶时，流过前翼所在区域的气流被前前翼分割为两部分：一部分从翼片的上表面流过，另一部分则流过翼片的下表面，这两股气流依附在翼片上流动，最后在前翼后方的某一区域重新汇聚，两股的气流的区别在于，由于襟翼与主翼呈一个很大的倾角，因此襟翼拥有较大的迎风面积，在气体的流动过程中，翼片上表面的气流在流动中受到了阻碍，流速有所降低，而翼片下表面的气流则可以在无阻碍的状态下顺利通过，结合前文提到过的运用在气体领域的伯努利方程p+1/2ρv2=P0，上翼面的气流流速低，压强大，下翼面的气流流速高，压强小，两者作差，即产生了我们所需的气动负升力。襟翼的气动攻角越大，对翼片上方的气流的阻碍作用也主越明显，上、下翼面的流速差就越大，产生的气动负升力就越大。
尾翼
尾翼位于赛车末端，制造占全车30%的负升力。尾翼可以分为上下两个部分，上层尾翼高耸在干净的气流环境中，下层结构又称作下横梁，负责提供额外的负升力。
尾翼算得上是最早出现的气动部件，上世纪60年代起，尾翼开始被安装在F1赛车上，此后便不断发展和演化，结构也越发复杂，本世纪初尾翼的上层翼片呈现出多翼片的复合结构，这种叠加翼片可以发挥出非常强大的功效。此后，FIA开始陆续颁布新的规则，简化尾翼设计，以此来降低尾翼提供的气动负升力。2004年，FIA将尾翼的上层结构减至两片，2005年又将上层尾翼的安装位置前移，2009年更是将上层尾翼收窄加高，限制在22cm高，35cm 长，75cm宽的空间内。
气流在流过上下翼面后，会在翼片的后方区域会合。由于两股气流存在速度差和压力差，因此这两股气流相接触后会形成螺旋形的涡流，涡流在尾翼的后缘交汇拓展，在潮湿的赛道条件下可以看到他们的尾迹。这种涡流会带来阻力，降低赛车的直线速度。一般来说，尾翼的上翼面大部分是高压，而边缘和下翼面是低压，因此F1的设计师们通过在端板的上层尾翼处添加百叶结构来平衡翼尖部分的气压，减小产生的涡流。
2011年，FIA为了提高比赛的观赏性，引进了DRS可调尾翼。用于增加比赛过程中的超越次数。这套装置的原理很简单：通过技术手段（通常是利用液压装置来控制）在需要的时候将上层尾翼的副翼展平，这样就消除了副翼的气动攻角，减小了副翼相对气流的正对面积，因此就很好地起到了减阻的效果。
扩散器
扩散器位于赛车的尾端，是车尾最低的气动部件。与前翼和尾翼相比，扩散器被应用的时间相对较晚，但是扩散器却是目前公认的最有效的气动部件，因为与传统的翼片工作方式不同，扩散器工作时几乎不伴随阻力，因此强化扩散器工作效率也常常成为F1设计师提升赛车气动性能的核心要素。通常来说，扩散器可以为赛车提供40%的负升力。
扩散器与文丘里管十分相似，车底的气流从扩散器入口进入，扩散器入口背面形成低压区降低车体底部空气的升力，以此增加赛车的负升力。
研究表明赛车底部运动气流在扩散器起始位置发生分离，后在文丘里的影响下重新附着在扩散器的表面而流向尾部。针对这种情况，F1的设计师通常会给扩散器安装涡流发生器来保证气流的附着，强化扩散器的“抽气”效能，涡流发生器在航空领域中实际上是以某一安装角垂直地安装在机体表面上的小展弦比小机翼，所以它在迎风面气流中和常规机翼一样
能产生翼尖涡流，但是由于其展弦比小，因此翼尖涡流的强度相对较强。这种高能量的翼尖涡流与其下游的低能量边办层流动混合后，就把能量传递给了边界层，使处于逆压梯度中的边界层流场获得附加能量后能够继续贴附在机体表面而不致分离。应用在F1的扩散器上，涡流发生器通过形成混合涡流而有效地阻止气流的过早分离，尽可能地使扩散器处于理想的工作状态，降低气流分离造成的负面影响。
轮胎
轮胎对于F1的设计师来说是一件比较头痛的事。一方面，它作为赛车的必备组成部分，负责将赛车制造的负升力传递给路面，另一方面，这个不可或缺的组件却给赛车的所动布局带来额外的麻烦。试想一下，在赛车高速行驶的状态下，气流撞击到轮胎上会产生多大的阻力，而车轮在飞速旋转过程中又给周围的气流环境带来多大的扰动。
对于前轮而言，一方面，车队会选择在前翼上多做文章，而另一方面，车队往往会用新的举措来降低前轮区域的气流扰动，从前翼的角度来说，工程师可以在不打破前后负升力平衡的前提下增大襟翼的攻角，这在一定范围内被证明是可以有效降低车身阻力的。（我们在前翼的部分里提到过）此外，设计师还通过在前翼上设置倒L形的导流片来诱导气流避开前轮。对于后轮，在09年之前大部分车队都会选择在后轮的前方安装卷边小翼，这样在产生负升力的同时也避免了撞击前轮，可谓一举两得，然而在09版之后的规则中，车队是禁
止在这一区域安装任何翼片的，所以后轮不得不暴露于外界的气流环境中，目前车队的做法是尽量让侧箱的末端收得更紧，使部分气流能够顺着车体形状向可乐瓶方向移动。
悬挂
与轮胎相同，悬挂结构也是车体必备组件，由于其大部分结构暴露于车体外部，因此设计师对于悬挂系统也有气动上的要求。悬挂的叉臂一般都被处理为扁平的形状，这在行驶过程中可以很好地梳理气流，同时把控气流的流向。悬挂根据弹簧和阻尼器等组件的安装位置有推杆和拉杆两种。
拉杆式悬挂外部部分结构整洁简单，更有利于气流的传输，但是调校和设置的更改上不如推杆结构来得方便。
除了推杆与拉杆的差异，悬挂系统的另一个关键节点就是龙骨的设计。
F1的悬挂可分为单龙骨、双龙骨和零龙骨三类，从机械结构上来说，有龙骨的悬挂可靠性强，可以更好地展现工作效果，但是零龙骨悬挂可以在气动的角度为底盘下方创造出干净整洁的气流空间。
散热
冷却是F1赛车上需要做出最大妥协的部分之一，是任何设计师都必须处理的问题。这里的妥协是指需要在保护“引擎的安全”和“净化”气流之间找到平衡点，也就是说如果某一天我们的F1引擎不需要冷却了，那赛车的整个侧箱都可以全部拿掉，更不用在侧箱上开孔或者架设烟囱，为之带来的乱流而费神。
一辆F1赛车的散热方案是根据引擎释放的无效热量来考虑的。为了保持冷却气流的有效工作，如果进入的气流比例为25%的话，那出口比例必须达到30%。而且需要知道的是，在这个区域(侧箱)，任何的冷却气流都可以制造下压力，所以必须合理的控制冷却气流的利用，多用将意味着下压力的浪费。如果一辆赛车不需要冷却的，任何一个设计师都可以制造足够的下压力。
在过去的几年中，新材料的应用让引擎的安全运转温度提高了100～125摄氏度，这意味着冷却的难度降低了一些，但是现在F1在处理冷却问题上仍没有得到至臻完善的程度，特别是在冷却气流的出口处。
现在的设计师倾向于关闭尽可能多的空气出口，来保持流向尾部的气流更“干净”，让尾翼的工作更加有效。这样，便可以让车身下压力的损失将至最低点。1998年，迈凯伦在赛车上首次采用了散热烟囱，如今几乎每一支车队都开始使用这项设计。但是雷诺R25在使用烟囱的同时，还在侧箱上开了大量的散热孔，而迈凯伦的开孔则使用的很少。实践证明，
这二者都是非常有效的。
在V10引擎的年代，散热被看作是赛车设计的重中之重。效率低下的散热装置不仅会损耗引擎的使用寿命，更严重时可能直接造成车手因爆缸而退赛。为了防止这种情况的发生，各支车队都争相设计复杂的散热方案，但即便如此，引擎爆缸的事故仍然时有发生。随着技术的发展，设计师开始逐步优化F1赛车的散热设计，比如，迈凯轮MP4-22将散热烟囱与侧箱导流翼片连成一体，在工作的同时还可以加工和梳理侧箱区域的气流。
辅助空套
首先我们来说一说侧箱底部的前导流板，08年之前这个组件拥有巨大的体积，因此其工作时可将可观体积的气流送到需要的地方。但是09年之后这个组件的大小被大幅度缩水了，因此车队迫切需要提升导流板的传输效率，一方面选择符合需求的气动外形，另一方面则在该组件上进行细化处理，例如在组件上安装若干个锯齿边缘，通过产生小的涡流来加速气流的下洗。
然后再说一说后视镜，如果从气动角度来分析，后视镜绝对不是一个可以带来收益的部件，在行驶时后视镜会严重破坏座舱区域的气流。因此有的车队选择把后镜装在侧箱的边缘，然而这样后视镜就离车手太远了，不仅不利于车手驾驶，而且还会剧烈摇晃，因此在2010年的中国站之后，FIA统一要求将后视镜安装在座舱的位置。但是仍然有车队在这上面做文章，比如法拉利F2012在欧洲站使用的后镜，设计师通过将支柱外移来减小该区域的气流扰动。
最后说一说座舱和侧箱区域的翼片，这部分部件是在2012年之后才开始发展起来的，用于搭配康达效应的侧箱，在这些小翼片中，有纵置的引导气流走向、制造涡流提高能量的导流片，（比如迈凯伦和威廉姆斯的侧箱上安装了3－4组这样的翼片），也有用于梳理气流，创造气流下洗的横向翼片，（比如索伯的横向肩翼和红牛、莲花采用的翼片），这些翼片都会优化侧箱上表面的气流环境，搭配康达排气来提升赛车的气动性能。
结束语
流体力学在F1赛车外形优化设计上有重要的应用，可以提高其空气动力学特性以提高F1赛车性能。空气动力学还可进一步进行F1赛车的操纵稳定些，空气噪声，排、进气管道等多方面的深入研究。
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大学生方程式赛车悬架系统设计
大学生方程式赛车悬架系统设计 中国大学生方程式汽车大赛，在XX年开始举办，至XX 年已举办三届，大赛目的是为了提高大学生汽车设计与团队协作等能力，而华南农业大学XX年才组队设计赛车，现在还没有派队参加比赛，本文初步探讨SAE赛车悬架设计的方案，为日后华南农业大学参赛打下基础。 本课题的重点和难点 1、根据整车的布置对FSAE赛车悬架的结构形式进行的选择。 2、对前后悬架的主要参数和导向机构进行初步的设计。 3、用Catia或Proe建立悬架三维实体模型。 4、在Adams/car中建立该悬架的虚拟样机模型，进行仿真，分析其运动学性能。 5、悬架设计方案确定后的优化改良。优化的方案一：用ADAMS/Insight进行优化，以车轮的定位参数优化目标，以上下横臂与车架的铰接点为设计变量进行优化。优化的方案二：轻量化，使用Ansys软件进行模拟悬架工作状况，进行受力分析，强度校核，优化个部件结构，受力情况。 1、查阅FSAE悬架的设计。 2、运用Pro/E或者Catia进行零件设计和仿真建模，设计出悬架的雏形。 3、在Adams/car中建立该悬架的虚拟样机模型，进行仿真，分析其运动学性能。 4、用ADAMS/Insight进行优化，改善操纵稳定性。
5、使用Ansys软件进行模拟悬架工作状况，进行受力分析，优化个部件结构及轻量化。 悬架设计流程如下： 首先要确定赛车主要框架参数，包括：外形尺寸、重量、发动机马力等等。 确定悬架系统类型，一般都会选用双横臂式，主要是决定选用拉杆还是推杆。 确定赛车的偏频和赛车前后偏频比。 估计簧上质量和簧下质量的四个车轮独立负重。 根据上面几个参数推算出赛车的悬架刚度和弹簧的弹性系数。 推算出赛车在没有安装防侧倾杆之前的悬架刚度初值，并计算车轮在最大负重情况下的轮胎变形。 计算没安装防侧倾杆时赛车的横向负载转移分布。 根据上面计算数值，选择防侧倾杆以获得预想的侧倾刚度和 LLTD。最后确定减振器阻尼率。 上面计算和选型完成后，再重新对初值进行校核。 运用Pro/E或者Catia进行零件设计和仿真建模，设计出悬架的雏形。在Adams/car中建立该悬架的虚拟样机模型，进行仿真，分析其运动学性能，并用ADAMS/Insight进行优化分析。 使用Ansys软件进行模拟悬架工作状况，进行受力分析，
F1方程式赛车的空气动力学课件.doc
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【知识贴】揭秘F1赛车科技（三）：空气动力学及TC系统 1楼 一、空气动力学 现代F1赛车就像是一架贴地飞行的战斗机，只不过它的“机翼”产生的力是向下的。随着技术的完善，空气动力学已经成为车队最后可 以竞争的领域之一，这也是为什么各支车队每年要花费几百万到数千 万美元在空气动力学套件的研发上，所以空气动力学可谓是赛事制胜 的法宝。 简单的空气动力模型 虽然空气动力学是非常复杂的工程，但是工程师们考虑的问题其 实只有两个：一、增加下压力，让赛车紧抓地面，这样可以以更高的 速度过弯；二、减小阻力，通过减小气流扰动产生的阻力以提高赛车 在直道的速度。因为增加下压力的同时会产生风阻，所以两个看似矛 盾方向的平衡点，正是制胜的关键。 F1车队开始研究空气动力学始于上世纪60年代末期，但是它的原理早在莱特兄弟的飞机上天之前就已经由伯努利发现了。当气流以不 同的速度通过一个机翼的上下表面，就会产生压强差，为了平衡这种 压强差，机翼就会向压强小的一面运动。我们只要让气流通过的两个 翼面的长度不一样，就可以产生速度差，进而产生我们需要的升力， 或者对于F1来说的下压力。F1就像是倒过来的机翼，现代F1赛车 可以产生3.5倍于自身重量的下压力，简单的说，就是只要达到一定 的速度，这些赛车都可以贴在天花板上开而不掉下来。 理论上说合适的设计可以产生非常高的下压力，但是过高的下压 力所带来的高速会让车手的身体无法承受，而导致一些事故的发生， 从七十年代开始，定风翼的位置、大小、角度等逐步被限制，从而限
制车速的提高。但是F1车队的工程师很快找到了产生下压力的新方法，那就是七十年代莲花车队曾在Brabham BT46B赛车上使用的地效应底盘，这种底盘就是在车后安装一个巨大的风扇，然后把车底部的空气全部抽走产生几乎真空的环境，让大气压把赛车紧紧压在地面上。这辆赛车只参加过一站比赛，它的巨大优势让国际汽联马上禁止了这种设计。 地效应底盘的莲花F1赛车 现在的F1赛车底盘主要靠车底的侧裙和后部的扩散器来达到相似的效果：底盘周围的侧裙对空气扰流可以产生气坝，气坝阻止了周围的空气进入底盘下部，而扩散器可以加速车底的空气离开，等于抽走了车底的空气而在底盘与地面之间生成了一个超低压区，由此可以产生巨大的下压力。 标注的地方就是扩散器，平整的底盘利于气流高速通过，纵贯车身的突起是底盘龙骨，也是整个赛车最坚固的部分
大学生方程式赛车队员培养规划
锐狮电动方程式赛车队人员培养规划 2018.5.04 一、指导思想 社会是人才需求的提出方和最终的决定者，并长期处于市场主导地位。为了缩短毕业生的磨合期，提高学生能力，高校通过修正培养目标及培养计划、提供实践平台等方式以满足社会的需求；学生为了以后能尽快适应工作岗位，可以在在校期间，通过丰富理论知识、增加实践过程来完善自己。 大学生方程式赛车项目，是学生理论与实践相结合的平台，为培养学生的专业技能和团队协作能力奠定了基础。上海工程技术大学锐狮电动方程式赛车队提供了该项目的岗位培训与实践平台，该项目要求大学生团队在一年内完成一辆方程式赛车的设计、加工、组装、调试，并通过营销报告、设计报告、成本报告全方位锻炼学生能力，同时通过团队的管理、财务的运营、车队宣传交流及商业赞助协恰提高了学生管理、财务、交流、商务等方面能力，符合上海工程技术大学面向生产一线培养优秀人才的办学宗旨和建设现代化特色大学的办学理念，适应了我国社会、经济和工程技术发展对高等工程技术人才的需求。 二、培养目标 上海工程技术大学锐狮电动方程式车队面向全校各专业，培养具有扎实的理论基础，掌握工业设计、工程制图、工业制造、电子电工、商务营销、项目管理、财务会计等理论知识和实践能力的专才和全才。培养能够担任车队运营、发展任务的战略人才。培养具有零部件设计、生产工艺、成本控制、产品试验及质量控制等工程实践能力，具有良好的团队合作精神、创新意识和创业精神，具备适应现代行业快速发展的优良专业素养，能够在企业从事管理、财务、商务、设计、制造、研发、测试、质量控制等工作的工程应用型人才。 三、培养方案 1.各组根据各组培养规划进行组内培训，车队按期举办全体培训。 2.队员以各组培养规划为纲领，结合个人分工，自学为主，车队培训为辅。 3.通过学习完成知识体系构建，形成自主学习意识，并能够将理论与实践相结合。 四、能力要求 1. 工程知识：能够利用工程基础理论和专业知识解决一般工程问题。 2. 问题分析：能够应用自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献分析复杂工 程问题，并获得有效结论。 3. 设计/开发解决方案：能够设计针对优化问题的解决方案，设计满足方程式赛车需求的系统、 零部件，熟悉项目整套运营方案，并能够在设计环节中体现创新意识。 4. 研究：能够基于科学原理并采用科学方法对复杂工程问题进行研究，包括设计实验、分析与 解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。 5. 使用现代工具：能够针对复杂工程问题，选择与使用恰当的技术、资源、工具和软件，包括 对复杂工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性。 6. 个人和团队：能够在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色。 7. 沟通：能够就复杂工程问题与相关负责人进行有效沟通，包括撰写设计报告和成本报告、陈 述发言或回应指令。并具备一定的国际视野，能够在跨文化背景下进行沟通和交流。 8. 项目管理：理解并掌握工程管理原理与经济决策方法，并能在多学科环境中应用。 9. 文件处理：能够按照规范编写各种文件，能够与正规公司进行邮件的接洽交流。 10.自主学习：大学不是填鸭式教育，也不可能靠督促来学习，但人与人之间的差距往往就在自 主学习中拉开，所以要具有自主学习的意识，能够根据目标快速学习并应用。
走近F1——空气动力学基础
空气动力学 与公路上普通汽车相比，现代一级方程式赛车和喷气式战斗机有更多的相似之处。空气动力学是赛车运动中致胜的关键，每年车队们都会投入几千万美元用于这方面的研发。 气动设计师有两个首要关注点：第一，制造下压力使赛车轮胎更贴近赛道地面，同时提升回旋力；第二，将由空气涡流引起、使车速减慢的空气阻力降低至最小。 20世纪60年代，一些车队开始尝试现在我们熟知的车侧翼实验。赛车侧翼与飞机机翼的运转法则完全相同，只不过方向刚好相反。根据伯努利定律，飞机所在等高线的飞行距离不同，机翼上下的气流速度也不同，导致压强不同。因为上下压力要保持平衡，机翼就会向压力小的方向运动。飞机就是利用机翼起飞，赛车用它的侧翼产生下压力。正因为空气动力的下压力存在，一部现代一级方程式赛车在侧面可以产生3.5g的回旋力，这个大小是其车身重量的3.5倍。即为，理论上讲，这个压力可以让赛车高速时挨着地面行驶。 早期试验中使用的可移动的车翼和单点悬挂造成过几起极为严重的事故，因此1970年赛季引入了车翼大小和位置的限制规定。随着时间推移，这些规定直到今天仍然大面积适用。
20世纪70年代中期，人们发现了“地面效应”下压力。莲花公司的工程师发现，通过在赛车的底面安装巨大的车翼可以使车子像翅膀一样运动同时又紧贴地面。源于这一想法最典型的例子是戈登?墨里设计的布拉汉姆BT46B，这部车加装冷却风扇抽取车身裙角处的空气以增加巨大的下压力。在其它车队技术革新后，这部车仅在赛场上出现一次之后便销声匿迹了。根据“地面效应”的成效，规则也跟着不断改变。起先，禁止在车身裙角处控制低压区域。之后，对阶形地板提出要求标准。
首届中国大学生方程式赛车大赛的筹备介绍
首届中国大学生方程式赛车大赛的筹备介绍 一、FSAE背景 1． 赛事目的 Formula SAE比赛由美国车辆工程师学会（SAE）于1979年开办，比赛要求参赛的大学生以一年时间，开发一部排气量为610 c.c.以下的假日休闲赛车，组装必须简单，可以让小型工厂每天至少生产四部。 这项比赛重点不是在比快，而意在做出一辆安全而且容易操作的竞赛型车辆。SAE方程式（Formula SAE）系列赛将挑战本科生、研究生团队构思、设计与制造小型方程式赛车的能力。为了给予车队较高的设计弹性和自我表达创意与想象力的空间，在整车设计方面将作较小的限制。赛前车队通常需要8到12个月的时间设计、制造、测试和准备赛车。在与来自世界各地的大学代表队的交流与切磋中，赛事给了车队证明与展示其创造力和工程技术能力的机会。 Formula SAE赛事由汽车工程师协会（the Society of Automotive Engineers）赞助。SAE是一个拥有超过60000名会员的世界性的工程协会，致力与海、陆、空各类交通工具的发展进步。 Formula SAE是一项面对美国汽车工程师学会学生会员组队参与的国际赛事，于1980年在美国举办了第一届赛事。比赛的目的是设计、制造一辆小型的高性能赛车。目前美国、欧洲和澳大利亚每年都会定期举办该项赛事。 Formula SAE向年轻的工程师们提供了一个参与有意义的综合项目的机会。由参与的学生负责管理整个项目，包括时间节点的安排，做预算以及成本控制、设计、采购设备、材料、部件以及制造和测试。Formula SAE为在传统教室学习中的学生提供了一个真实世界的工程经历。Formula SAE队员经受考验，面对挑战，具有创造性思维，培养实践能力。队员们相对同龄人有专业的优势，这保证了他们与其他人合作时更高效地完成项目。 该项目的目标是由学生构思、设计、制造一辆小型方程式赛车。通过该项目重点考察和培养参与学生的知识水平、创造力和想象力。在这样一项具有非常意义的
空气动力学的公式SAE
大学生方程式赛车的空气动力学：初步设计和性能预测 斯科特Wordley和杰夫·桑德斯 莫纳什风洞，机械工程 莫纳什大学 版权所有?2005 SAE国际 摘要 一个空气动力学套件的初始设计描述了SAE方程式赛车。式SAE审查关于空气动力学的规则是用来开发对前、后规范的实际参数倒置的机翼，―翅膀‖。这种翼包为了在产生最大的下压力规定的可接受的范围内增加阻力和减少最高速度。这些翅膀上公式的净效应SAE汽车的性能在动态事件之后预测。一个配套文件[ 1 ]详细介绍，CFD，风洞和赛道上的测试这的空气动力学套件的开发。 简介 SAE方程式是一个大学生设计竞赛，学生设计组，建立自己的开放的比赛轮赛车。自1981开始在美国[ 2 ]，这个公式已经蔓延到欧洲，亚洲，南美国和澳大利亚，几百国际团队，每年都有许多赛车比赛举行的世界。不同于传统的赛车比赛，球队获得八分不同的事件，和最高的球队累积总获胜。有三的静态事件（成本，演示，设计）在球队是判断他们设计的理由，介绍和成本技术，五动态事件（加速，刹车盘，越野，燃油经济性，耐久性）测试的汽车和赛道上的[ 3 ]学生驾驶性能。这个加权分系统决定，成功是一种仔细平衡赛车的各个方面的事过程设计和开发。 SAE方程式：设计收敛？ 不同于其他形式的长期稳定的比赛规则，大学生方程式赛车已经收敛于一个单一的，好的定义，设计模式。有几种理论这是为什么：规则的权重可以更仔细通过对竞争对手在其他车辆性能的一个方面的性能提升地区。例如涡轮增压器可用于在潜在费用增加发动机功率燃油经济性和成本的评分贫困和知识信息管理保持团队内由于高翻身成员可以破坏长期设计验证周期，造成重复错误经常回广场的人。大多数的团队在一个只有竞争竞争每年，意味着实际的时间在驱动开发这些车是有限的，与周的顺序。缺乏定期比赛和与其他球队的比较因此限制了接触，并通过，最佳实践。竞争仍然集中在学习，这样的团队将继续技术感兴趣的人以及那些看到提供一个整体的性能优势。过去的SAE方程式比赛的结果[ 4 ]分析表明，迄今为止，最简单的方法往往是最成功的十强，绝大多数完成团队的运行空间钢框架的汽车自然吸气发动机600cc。虽然这是假设这种趋势还会持续一段时间，四在设计理念的重大转变，已经出现在最近的年。碳纤维硬壳式底盘使用的增加，为球队尽力降低底盘重量同时保持或提高抗扭刚度。宽传播对涡轮增压也浮出水面随着康奈尔的不断成功，伍伦贡大学。新一代单缸摩托车的发动机提供的性能增益在相反的方向，像RMIT和代尔夫特理工队使用减小的重量和燃料使用的大学抵消减少的功率。几支球队，包括在阿灵顿，密苏里罗拉德克萨斯大学，加州—聚和莫纳什都使用了机翼和其它气动装置产生压力的提高过弯速度的主要目的。一些球队采用一个以上的这些方法。主要的设计变化以上，性能气动设备可能是最困难的学生小组预测和量化。像这样的，相当多的争论仍在继续的SAE方程式社区的利益（或其他）的使用倒翼型的―翅膀‖，这种竞争。莫纳什大学队（墨尔本，澳大利亚）用他们的SAE方程式空气动力装置汽车运行近四年来。这个团队也在有定期的访问有些独特的位置一个全面的汽车风洞空气动力学测试。本文中，第二由同一作者【1】，总结了四年之久的气动设计和发展过程中所进行的这个团队，和提出了在公共领域的第一个数据气动性能的SAE方程式赛车。这是希望的信息和方法，包含这里将作为一个指导和基准其他球队考虑气动使用在SAE方程式装置。SAE方程式规则的思考与大多数其他赛车类相比，目前的SAE方程式规则[ 2 ]提供了一些独特的气动使用的机遇和挑战设备。这些规则将简要探讨在这里，从那些对通用汽车的设计和性能，并移动到更多的有关对气动助手的使用。广阔的这些规则对设计的影响一个SAE方程式赛车性能也将讨论了在适当的地方越野/耐力轨道设计而轨道布局为滑锅加速事件是固定的几何形状，参加比赛/耐力轨道设计每年都在变化按规则，个人描述参数通过不同的比赛场地的限制全世界。
空气动力学套件的设计要点
空气动力学套件的设计要点 在近几年的FASE的比赛中，空气动力学套件在国内车队中得到越来越多的应用，从我个人的观察来看，14年中国赛使用空气动力学套件的车队至少达到70%以上。那么，空气动力学套件的设计要考虑那几点呢？我就以我两年在HRT车队做空套的经验，简单地和大家交流一下。 空气动力学套件的设计重点应放在三个方面：升阻比、导流、风压中心。 首先从升阻比来讲吧，我把这一部分分为三个方面来讲，如何选择翼型，如何进行翼型的组合，以及整车下压力及阻力的取舍。 第一点，如何选择翼型。这对一个刚开始做空套的车队来说花较多的时间选择一个好的翼型是非常有必要的。那么如何才能算是一个好的翼型呢？第一，好的翼型需要一个较大的升阻比;第二,要保证翼型在大攻角下不失速;第三，翼型要有足够的厚度，以保证可加工性及刚度。 我们车队目前所用的翼型是13年选的，我们使用的翼型是NACA四位数字翼型，我们从3系列到9系列中选出大概10几种翼型，分析他们在不同攻角下的下压力、阻力及升阻比。但如果只关注这些数据就大错特错了，最重要的是找到从3系列到9系列的这几个数据的变化趋势。通过变化趋势，分析变化趋势的原因，并进而指导下一组更小范围的对比实验。总之选翼型是个重复再重复的过程，但选出了一个好的翼型之后，会对以后的设计来了极大的方便，也可以一直沿用下去。 第二点，如何进行翼型的组合。众所周知，主翼加襟翼的组合式翼型可以保证翼型在大攻角下不失速，极大地提高升力系数。但是，主翼和襟翼的不同相对位置自然也会有不同的升阻比，所以，主翼与襟翼的相对位置的确定又成为了一个繁琐但不得不进行的工作。翼型组合的确定的最大问题是要找到变量是什么。如图所示，我们车队使用的是三片式组合翼型，如果从翼型的侧面看的话，三片翼都有极大的活动空间。因此，三片翼是位置应该怎么调，调的梯度是什么，这一系列的问题都需要考虑。影响翼型的升阻比的一个重要因素就是总攻角，但同一总攻角下，不同翼型的组合又会带来不同的升阻比，而调节翼型相对位置的时候又很难保证总攻角不变。类似这样棘手的问题，我就不多说了。我选攻角的原则就是保证变量统一，在大梯度下做多组对比实验，找清规律后，再做小梯度实验。15赛季我们主要研究了襟翼前缘与主翼后缘形成的流管长度和宽度对总体升阻比的影响。
F1方程式赛车的空气动力学资料
F1方程式赛车的空气 动力学
F1方程式赛车的空气 动力学 班级： 学号： 姓名: 年月号 引言 空气动力学在F1领域中扮演着重要的角色。在引擎的研发相对稳定的下，空气动力学几乎主宰着一辆赛车的全部性能。从上纪六十年代F1赛车第一次使用尾翼，到七十年代地面效应的引进，再到近些年双层扩散器、废气驱动扩散
器等设计的提出，空气动力学在短短的几十年时间里取得了长足的进步，几乎可以与航空工业并驾齐驱，甚至有超越后者的势头。 空气动力学是流体力学的一个重要分支，主要研究空气或其它气体的运动规律、空气或其它气体与飞行器或其他物体相对运动时的相互作用和伴随产生的物理变化。 F1的空气动力学主要研究下压力，阻力和灵敏度三个方面，其中，提高压力是提升弯中表现的有效手段，降低阻力是获得高尾速输出的必要手段，灵敏性又称敏感度，主要研究空气动力学环境改变而导致的自身变化的强度。确切地说，就是研究由路况差异而导致的气动翼片与底盘间距的变化对赛车性能的干预强弱。 前翼 前翼是安装在车体最前端的气动附加装置，它不仅负责制造赛车前部的下压力，还影响向后流动的气流的走向。F1赛车的前翼的工作受到多种因素的影响，首先，作用在翼面上的气流并不是理想状态的，风速，风向都时刻变化，且不确定，此外，赛车在弯道中行驶时，作用在翼面上的气流会发生横向的偏转和移动，形成不稳定的流场，这不仅降低了前翼产生的气动负升力的效率，还影响到了前翼后部的气流环境，不利于气流的正常传输。 人类在流体力学的研究过程中一直在发展，进步，在可以产生气动负升力的翼形的研究中更是如此，先后出现了伯努利，牛顿等不同时期的翼形，这些翼形在气动性能上也不断提升，今天F1赛车所采用的主襟翼结合的翼形就是人类经过长期探索换来的智慧结晶，这种翼形不仅成熟，而且有效。
2019中国大学生方程式汽车大赛
中国大学生方程式汽车大赛 参赛确认回执
参赛免责条款 车队自愿参加年中国大学生方程式系列赛事。承诺遵守赛事规则及社会相关法律法规的要求，充分了解安全用电、用火知识和组委会相关规定，强化队员自我保护意识。在备赛及参赛的过程中，由车队队员造成的不符合各项安全准则和规定的事故、引起的纠纷及造成的一切后果由车队及学校承担。 若出现暴雨、飓风.泄洪、地震等极端气候或灾害而停止或暂停比赛，车队将以队员安全为重、服从现场管理者的指挥。
注：（以下提示文字可以删除） .只有经过审核满足要求的车队才可以进行正式报名，即只有“报名车队”才能下载到此参赛确认回执。 .请下载此参赛确认回执的车队，仔细完整地填写上方回执。第二页提示文字可以删除，并保存成文件，于年月日前上传至赛事管理系统。 .报名车队请于年月前将报名费电汇至收款账户，对公汇款请务必在汇款备注处写明：报名费。个人汇款请务必在汇款备注处写明学校，如:吉大报名费，并将汇款凭据以照片或者截图等方式留存。若在规定时间内未缴纳报名费的车队将自动失去参赛资格。（缴费时间为年月日年月日）汇款凭据文件命名为：车号学校名称赛事代码汇款凭据文件，并保存成文件（文件大小<），上传至赛事管理系统。. 组委会秘书处收到报名费后个工作日内核实车队实际的缴费情况与参赛确认回执和报名费提交凭证提交情况。实
际缴费情况为已缴费，该车队则成为年正式参赛车队。最终将以公告的形式公示正式参赛队名单。 注意：文件名称不符合规定或提交位置错误，均视为未提交。截止日期前未正确提交的相应文件的车队将自动失去参赛资格。 中国大学生方程式汽车大赛官网 赛事管理系
大学生方程式赛车的空气动力学套件的建模与流场分析
大学生方程式赛车的空气动力学套件的建模与流场分析 摘要：汽车的空气动力学特性被越来越多的人所重视，对汽车的操控性与稳定性都产生影响。该文利用Catia 软件对设计的空气动力学套件进行三维模型的建立，并与赛车装配，利用有限元分析软件ANSYS进行流场分析，得出赛车的流场特性，为其改进设计提供依据。空气动力学在赛车领域的应用是非常广泛的，我们将此应用于大学生方程式赛车上面，给赛车加装空气动力学套件，使其的操纵性能得以提升。 关键词：Catia ANSYS 流场分析 中图分类号：U461.1 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）03（a）-0025-01 1 赛车空气动力学研究意义 在赛车运动中运用负升力原理而改善赛车性能措施被证明是极其有效的，气动负升力在不增加赛车质量的情况下改善了轮胎与路面的附着情况，提高了赛车在平直赛道高速行驶时的动力性及紧急刹车时的制动性能，也改善了赛车的操纵稳定性能[1]。该文中空气动力学套件由前翼、尾翼、底部扩散器组成，通过对加装空气动力学套件和不加装空气动力学套件的三维模型分别进行流场分析，得出赛车的流场特
性。 2 赛车空气动力学套件的三维建模 中国大学生方程式赛车的比赛中，赛车由在校学生按照赛事规则和赛事标准，进行独立设计制造，赛事组委会因考虑赛事安全，在比赛中会在赛道上人为设置一些绕桩区，人为限制赛车在赛道中的最高车速，并且赛道以弯道为主，提升过弯速度与加速性能变得尤为重要。考虑到这些原因，空气动力学套件设计的目标就是在较低速度下20 m/s的情况下获得较大的下压力，并尽可能减少空气阻力。 在赛车的行驶过程中，由前翼、尾翼和底部扩散器产生下压力，其中前翼和尾翼产生下压力的来源是升力翼片，升力翼片的不同结构会影响不同的空气动力学性能，而底部扩散器的负升力来源是利用地面效应。鉴于负升力翼片结构在航天发展中已经较为成熟，并且NACA翼型库（National Advisory Committee for Aeronautics，美国国家航空咨询委员会）中有较为全面的翼型结构，在建模中从NACA翼型库选取低速翼型，在Catia中建立多组三维模型，并且在Ansys 中进行流场分析，经过对比分析结果选取最终翼片规格。 在前翼设计中，由于前翼是气流首先到达的地方，它的结构影响着气流在赛车其他结构处的流动，并且要求前翼能使气流尽量绕开前轮，减少阻力。结合以上因素，选取两片半的设计形式，使第三层襟翼对气流进行引导，避免对前轮
大学生方程式赛车车身外流场ANSYS分析报告
大学生方程式赛车 车身外流场ANSYS分析报告 指导老师：詹振飞 小组序号：第五小组 小组成员：刘宇航黄志宇 谢智龙陈治安 重庆大学方程式赛车创新实践班 二〇一六年十月
摘要 大学生方程式赛车起源于国外，近几年才在国内兴起并得以迅速发展，成为各个高校研发实力的侧影，因此得到了各个高校的重视，赛车外形设计更是赛车很重要的一部分，它不仅是赛车的外壳，更可以利用空气动力学来为赛车减少阻力，提高赛车的性能。因此外形设计时赛车总体设计中很重要的一部分，通过有限元法对赛车外壳进行风洞模拟测试对赛车外形的改进及优化分析有重要的意义。 利用ANSYS中的fluent进行有限元模拟风洞试验试验，能够准确反映汽车行驶状态时的空气动力学特性数据，其研究对象主要有汽车空气动力特性和汽车各部位的流场。ANSYS在此过程中起到极其重要的作用。 对于一辆优秀的赛车而言，它的性能不仅取决于优秀的结构设计和强劲的发动机性能，还在一定程度上取决于它的外形。赛车的外形不仅能够影响赛车的美观度，更重要的是能够影响车身所受的阻力。因此，如果赛车有一个好的外观设计，利用好空气动力学的原理，则能够在一定程度上减小车身的阻力，从而提高整车的性能。 本小组利用CATIA等建模软件建立了适当的赛车外观模型。在此基础上，利用ANSYS中的Fluent进行有限元的模拟风洞试验，并得出了一定的结论，整理成报告。 关键字：CATIA三维设计，车身外流场，ANSYS，风洞模拟，有限元
1.利用三维建模软件建立车身模型 在2016年发布的大赛规则限定的范围内，本小组利用CATIA等相关的建模软件建立了合适的赛车车身模型，以用于后续分析。 2.2016年大赛关于车身的部分规则要求 1)赛车的轴距至少为 1525mm（60 英寸）。轴距是指在车轮指向正前方时同侧 两车轮的接地面中心点之间的距离。 2)赛车较小的轮距（前轮或后轮）必须不小于较大轮距的 75%。 3)在正常乘坐并系好安全带的情况下，车的尺寸需适合男性第 95 百分位模板 的乘坐尺寸相关要求。 3.车身模型方案 赛车轴距越大，车身内部纵向空间大。但相应的车身越大，相应的质量越大。出于轻量化的原则，且要求赛车的灵活性及降低成本。综合考虑，车身外形建模轴距定为1620mm。 赛车轮距越大，赛车横向稳定性越好，车内部横向空间更大。但同样轮距大，质量大，并影响转弯直径。此外设计前轮距大于后轮距，使赛车具有更好地转向能力。于是综合考虑，前轮距定为1240mm，后轮距为1190mm。 4.小组作品
汽车空气动力学仿真
汽车空气动力学仿真
Vehicle Aerodynamics Simulation
张扬军
Zhang Yang-Jun
清华大学汽车工程系应用空气动力学组 汽车安全与节能国家重点实验室
Applied Aerodynamics Group, Dept of Auto Eng., Tsinghua Univ. State Key Lab of Automotive Safety and Energy
Vehicle Aerodynamics Simulation
汽车空气动力学仿真
1 2 3 4 5 6
汽车空气动力学概述 汽车空气动力学仿真特点 汽车空气动力学仿真难点 汽车空气动力学仿真平台 仿真平台(VASS)应用 总结与展望
1 2 3 4 5 6
Introduction to Road Vehicle Aerodynamics Some Salient Features of Road Vehicle Flow Simulation Main Difficulties of Road Vehicle Flow Simulation Vehicle Aerodynamics Simulation System (VASS) VASS Applications Conclusions and Open Features
1 汽车空气动力学概述
1.1 空气动力学对汽车性能的影响 1.2 汽车空气动力学性能 1.3 汽车空气动力学特点 1.4 空气动力学研究方法
Introduction to Vehicle Aerodynamics
1.1 1.2 1.3 1.4
Vehicle Attributes Affected by Aerodynamics Vehicle Aerodynamics Characteristics Peculiarities of Road Vehicle Aerodynamics Methods for Vehicle Aerodynamic
FSC赛车空气动力学套件的建模与流场分析
Equipment Manufacturing Technology No.06，2018 大学生方程式赛车（FSC ）是由在校大学生根据大赛相关规则，自主设计的一辆单座赛车。赛事的举办丰富了学生的理论知识，锻炼了学生的工程实践能力，提高了学生创新意识和团队协作能力。安装空气动力学套件，目的是在赛车高速行驶 时，能够造成一定的下压力，用以消除大部分上升力的影响，并能够有效地降低风阻系数，增强操纵稳定性，使得赛车在高速运动中保持良好的性能。 1空气动力学套件翼型特性及参数分析 在设计中所用的翼型是从伊利诺伊州大学翼型库选的，翼型是经过分析它们在不同攻角下的下压 力、阻力及升阻比后筛选的，但不应该仅仅只关注这些数据，最重要的是找到这几个数据的变化趋势， 通过变化趋势，分析其变化原因，并进而指导下一组更小范围的对比实验。选翼型是个重复再重复的过程，选出了一个好的翼型之后，会对后续设计带来极大 的便利，也可以一直沿用下去。主翼加襟翼的组合式翼型可以保证翼型在大攻角下不失速，极大地提高升力系数。但是升阻比是根据主翼和襟翼相对位置的改变而发生变化，因此主翼和襟翼的位置必须要先确定好。翼型组合的确定关键是要找到变量。本次选择的是两式组合翼型， 从翼型的侧面看，两片翼都有极大的活动空间。总攻角是影响翼型升阻比的另一个重要的因素，但是由于升阻比会随着翼型组合的变化而变化，所以很难保证翼型变动的同时总攻角不变。因此， 选择攻角的原则就是保证变量统一，在大梯度下做多组对比实验， 找到规律后，再做小梯度实验。升阻比对于整车来说越大越好，在其他变量不变的情况下以阻力系数和 升力系数为变量， 如图1所示，用不同的颜色色区分圈速区间，如果升阻比范围已经基本确定，权衡条件就需要适当改变。如果赛车的升力系数为2.45，阻力系数是1.1，则升阻比为2.23，其在图中对应的是下面圈位置；如果赛车的升力系数为3.3，阻力系数是1.6，则升阻比为2.19，其在图中对应的是上面圈位 置。实际的选择需要与动力、 轮胎、底盘进行合理的匹配，直接从圈速上体现出来。总之， 下压力和阻力的取舍最终取决于圈速，在设计阶段可以借助圈速仿真来指导升力阻力的趋势选择，而在实车测试阶段也需要做大量的调试工作。 针对FSC 赛车而言，它的平均速度在20m/s 左右，在这种较低速度下较容易实现导流措施。在惯性下高速气流会增强，因为气流有粘性，所以墙壁走势的变化会使靠近壁面的气流贴合着墙壁流动并随之 改变其流向，一般简化称为气流贴壁效应，如图2所示。 FSC 赛车空气动力学套件的建模与流场分析 郑燕丽，张兴，顾迪，巴炳权， 倪彰（江苏理工学院汽车与交通工程学院， 江苏常州213000）摘要：针对FSC 赛车车身，用整体优化的方法对空气动力学套件进行CFD 流场仿真，分析加装前翼、尾翼、扩散器等对赛车性能提升效果，仿真与分析结果表明，设计的空气动力学套件对赛车高速行驶及操纵稳定性等方面均有明显提升。关键词：FSC 赛车；空气动力学套件；CFD 仿真；操纵稳定性中图分类号：TP319 文献标识码：A 文章编号：1672-545X （2018）06-0236-04 收稿日期：2018-03-11 作者简介：郑燕丽（1997-），女，浙江金华人，本科，研究方向：流体分析；张兴（1996-），男，江苏扬州人，本科，学生， 研究方向：流体分析。 图1升阻比示意图 1.71.61.41.31.2 1.1 7983 82 81 80Downforce Coefficient[-] 236
2016 中国大学生方程式汽车大赛规则121—-153 文琪
都分别需要一套复合材料制成的两片合模式模具，所有模具的总成本为￥45000 。考虑到单 体壳加工需要很长时间，所以其成型工具成本的PVF为120，则该单体壳的成型工具成本为： 45000 每个单体壳模具成本＝一一一一一一一一＝375 120×1 6 紧固件安装 拧紧和拧松紧固件的成本是基于需要使用工具的直径，长度，和紧固件是否需要二次工具达 到其力矩要求。 6.1 手工紧固—诸如快松紧固件或者手动紧固螺母等不需要工具的操作。“手工紧固，间隙 操作”是指可以用手指完成的动作。如果整个手都在旋转紧固件，应当使用“手工紧固，松动”类型。 6.2 螺丝刀紧固—一种可以拿在手里，通过手腕转动进行操作的工具。包含任何类型的螺丝 刀头，例如一字，十字等。 6.3 扳手—开口扳手或者套筒扳手或者类似需要手转动的工具。转动一圈后需要拿下扳手， 再次安装后转下一圈。 6.4 棘轮紧固—有内部离合器的工具，使用它手可以移动回到起始位置而不用把工具拿下来。 包含任何类型螺栓，如 6 角、12 角螺栓等。 6.5 动力驱动工具—电动，气动或者其他动力驱动的工具。使用动力驱动工具必须满足以下 条件： 6.5.1 驱动紧固件接头（套筒）必须在整个接触面完全适合紧固件的尺寸。 6.5.2 附录S-4 给出最小尺寸的电动工具必须适合接头。 6.5.3 可以延长接头来使用电动工具，但是长度不能超出0.35 米。 6.6 反应工具–当紧固件不是直接连接到零件中而是需要一个螺母或其他螺纹件与之连接时，就需要使用反应工具。这将作为一条独立的项目出现且每当在螺栓上使用螺母时都将出 现在成本表中。 7 复合材料 复合材料制作定义如下: 7.1 层压板–一次使用一层来构建层压板。1 Ply是指由单一页材料构成层压板的一层，不管材料是什么或者厚度是多少。例如，1 Ply可能由碳纤维布，单向玻璃纤维，胶膜，蜂窝芯 材组成。 7.2 固化操作–用来把层压板转换成一个完整的复合结构的操作。所有的固化操作的成本
基于FSEC方程式赛车的整车压力分布测定及尾翼优化设计
基于FSEC方程式赛车的尾翼优化设计及整车压力分布测定1.实验目标： （1）通过CFD模拟不同尾翼在流场的性能进行对比优化。 （2）通过Fluent进行整车计算，得到压力云图与迹线图进行分析。 2.实验原理： FSEC是中国大学生电动方程式大赛的简称，是一项由高等院校汽车工程或汽车相关专业在校学生组队参加的汽车设计与制造比赛；各参赛车队按照赛事规则和赛车制造标准，在一年的时间内自行设计和制造出一辆在加速、制动、操纵性等方面具有优异表现的小型单人座休闲赛车。本实验基于2017年上海工程技术大学锐狮电动方程式赛车，在攻角优化完成的情况下对于其尾翼进行对比再优化和整车流体分析。 一般而言，方程式赛车的气动阻力系数在0.7-1.0之间，是目前乘用车的二至四倍。其中一方面因为赛规限制（车轮外露），另一方面是因为方程式赛车的下压力通常比阻力重要。因此在方程式赛车空气动力学方面则需要良好的处理压力与阻力的关系和气流的流动方向，进而使赛车更有竞争力。通常在方程式赛车行驶过程中，气流最先达到前翼，前翼控制着空气在赛车其余部位的流动，同时起到提供下压力和减小前轮气动阻力及引流的的作用；侧翼则控制着侧车身气流方向，使整车在结构上更加紧凑，同时减小了后轮的气动阻力，增加了重心处的下压力，使赛车操纵更加平稳；尾翼为赛车后部提供下压力，它占全部下压力的20%-25%。 相对于前翼与侧翼的各种要求，尾翼的用途只有一个，即在尽可能减小气动阻力的情况下提供下压力。对于尾翼来说，想要获得较高气动压力的途径有：增加升力翼表面积；增加升力翼弧度；通过翼型开缝延迟气流分离。对于方程式赛车，通常采用组合翼的形式。通过翼型叠加能够获得更大的翼型攻角，升力系数也随之增加，这是因为气流经过两翼间缝隙时，通过前方翼型尾部的导流作用，使气流方向能够更加贴合后方翼型，因此后方翼型可以获得比前方翼型更大的攻角而不产生气流分离。 在尾翼设计中除了攻角的确定，其次便是翼片的组合与端板的设计；本实验在攻角确定的基础上，分别在CATIA中完成三翼板、双翼板、百叶三翼板的建模，对比不同翼数的性能比与同翼数下是否添加百叶结构的性能比，得到尾翼最终设计方案。 由于赛车车速一般在100km/h，空气密度变化不大，可以近似看成是常数，因此尾翼周围空气为不可压缩流体，根据雷诺理论，流动属于湍流。因而赛车空气动力学套件气动力的模拟属于求解湍流流动问题，采用的控制方程为三维不可压缩的雷诺平均连续方程和雷诺平均N-S方程，即 其中表示略去平均符号的雷诺平均速度分量，为密度，p为压强，为 脉动速度，为应力张量分量。[
空气动力学
第1章 汽车空气动力学概念：汽车空气动力学是研究汽车与空气运动之间相互作用规律以及气动力对汽车各性能影响的一门科学。 汽车空气动力学重要性：1、汽车空气动力特性是汽车的重要特性之一，它直接影响汽车的动力性、燃油经济性、操纵稳定性、舒适性和安全性；2、在确定汽车外形初步方案阶段，就需对汽车的空气动力性进行估计，在进行汽车造型设计和确定汽车的样式时，应当综合考虑美学造型和气学造型，在实验样车进行结构设计和试制之前，应先解决空气动力学特性问题，并在全尺寸模型上进行验证。否则很难，甚至不可能预言汽车的性能和一般道路特性。 汽车空气动力学研究对象：实验研究、理论分析、数值计算 三者关系：实验研究、理论分析、数值计算这三种计算方法各有利弊、相辅相成。实验研究是理论分析和数值计算的基础，并用来检验理论结果的正确性和可靠性，不论理论分析和数值计算发展的如何完善其作用都是不可替代的；理论分析能指导实验和数值计算，使它们更加富有成效，并且可以把部分实验结果推广到一整类没有做过实验的现象中去，它在大量的实验基础上，归纳和总结出响应的规律，同时通过理论自身的发展反过来指导实验，并为数值计算提供理论模型；数值计算可以弥补实验研究和理论分析的不足，这样相互作用，共同促进汽车空气动力学的发展。 汽车空气动力学研究内容：1、气动力及其对汽车性能影响；2、流场与表面压强；3、发动机和制动器的冷却特性；4、通风、采暖和制冷；5、汽车空气动力学专题研究。 汽车空气动力学发展阶段：一、速度的追求；二、汽车空气动力学的发展时期：1、基本型时期：（a原始型阶段；b基本型阶段）2、流行性时期（a长尾流线型阶段；b短尾流线型阶段）3、最优化时期（a细部最优化阶段；b整体最优化阶段） 汽车空气动力学发展趋势：1、气动造型与美学造型完美结合；2、强调车身整体曲面光顺平滑；3、以低阻形体开发的整体气动造型与低车身高度；4、空气动力学附加和装置与整体造型协调融合；5、车身表面无附件化；6、充分利用后出风口隔栅及发动机排放改善后尾流状况；7、楔形造型基础上的具有最佳弯曲线的贝壳型。 第2章 空气动力学分类 （1）按速度范围：高速空气动力学（超高声速Ma14-高超声速5-14超声速=1.4-5跨声速=0.8-1.4 亚声速0.4-0.8,-0.4）低速空气动力学 （2）按用途：飞行器空气动力学，工业空气动力学 （3）按研究方法：理论—实验—计算— 自由行程：一个气体分子一次碰撞到下次碰撞所走过的距离。 连续性假设：在连续介质模型的前提下，把介质（空气）看成连绵一片，没有空隙存在。 气流运动的数学描述方法 1拉格朗日（质点法）：研究各个别流体质点（即空气微团）在不同时刻其位置和有关物理参数的变化规律。着眼于气流微团。2欧拉法：研究被运动气流所充满的空间中每一个固定点上的气流微团的物理参数随时间的变化。着眼于空间点。 区别：拉格朗日法中xyz是同一气流微团的空间的位置坐标；欧拉法中xyz是空间点的坐标，不同瞬时，许多不同的气流微团流过这些点。拉格朗日研究各气流微团的运动规律，欧拉法研究气流的空间物理场。后者是汽车空气动力学感兴趣的，故多用欧拉法。 优缺点：欧拉法描写气流运动更优，因为利用欧拉变数所得到的是场，能广泛利用以研究的较为成熟的场论数学工具。另外，拉格朗日法加速度是二阶导数，运动方程是二阶偏微分方程组；而欧拉法中加速度是一阶导数，运动方程将是一阶偏微分方程组。 气流运动的分类
大学生方程式赛车设计(传动及最终传动系统设计)
大学生方程式赛车设计（传动及最终传动系统设计） 摘要 汽车传动系统的基本功用是将发动机输出的动力传递给驱动车轮，传动系统对整车的动力性和设计中一个重要的组成部分。本文主要研究的是FSAE方程式赛车传动系统的燃油经济性有很大的影响，故传动系统参数的确定是汽车设计，基于我院LS Racing车队三年来的比赛经验和设计理念，对赛车的传动系统进行优化和改造。本赛车选用的是铃木CBRR600四缸发动机，差速器是选用德雷克斯勒限滑差速器（Drexler），根据发动机的特性参数、档位比和差速器的工作原理，选择合适的链传动比，计算链条的参数，设计差速器固定支架，合理的布置整个传动系统。针对传动系统各组成部件，采用ANSYS有限元分析软件对零部件进行强度校核，优化结构使其达到质量轻、强度高的目标。 关键字：FSAE，差速器选型，德雷克斯勒限滑差速器，传动系 I
Formula SAE of china (transmission and final drive system) ABSTRACT The basic function of auto transmission system is transfer engine power to drive wheels .The transmission system has a great influence in dynamic performance .So the parameter of drive system is one of the important part in automobile design .The article mainly research is drive system design of FSAE racing car. The car drive system optimization and transformation is based on LS Racing team competition experience and design concept in the past three years .The racing car engine is choose SUZUKI GSX-R600 have four cylinder engine .The differential is choose Drexler limited slip differential. According to the characteristics of the engine parameters, gear ratio and differential working principle ,that choose the right chain transmission ratio, calculation chain parameters, design the differential fixed bracket, reasonable arrangement of the drive system. Aimed at the transmission system components, use the ANSYS finite element analysis to check intensity of the parts, that optimize structure enables it to achieve light weight, high strength goal. KEY WORD：FSAE, Differential selection, Drexler limited slip differential, the ANSYS finite element analysis