CC BY
32
ДИЗАЙН И АНАЛИЗ КУЗОВА АВТОМОБИЛЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ CFD Шушурихин В.В.1, Ковалев А.В.2
'Шушурихин Вадим Вадимович - студент магистратуры;
2Ковалев Антон Викторович - студент магистратуры, кафедра эксплуатации и организации движения автотранспорта, Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова,
г. Белгород
Аннотация: в данной статье представлен метод моделирования и конструкции кузова автомобиля с использованием современных программных средств для того, чтобы получить как можно больше реалистичных моделей, пригодных для дальнейшего анализа. Работа основана на элементах аэродинамики и динамики транспортного средства и воздействия внешних воздействий на него. Кроме того, проверка модели с результатами численными расчетами была проведена в этом исследовании. В данной статье представлена процедуры для получения результатов из сочетания более современных инструментов (CCM +), что актуально в современных способах проектирования и строительства. Ключевые слова: аэродинамика, кузов автомобиля, CFD, анализ.
Аэродинамика представляет особый научный раздел, который оказывает огромное влияние на современное автомобилестроение. Аэродинамика связана с воздействием внешних факторов на наблюдаемом объекте, а также формой объекта для достижения желаемой производительности. Аэродинамические силы и коэффициенты сильно влияют на поведение машин на дороге.
Существует три основные аэродинамических силы:
Тяговое усилие;
Подъемная сила;
Боковые силы. Каждая из этих сил имеет угловое вращение вокруг своей оси, которые определяют уровень стабильности автомобиля на дороге [1] [2].
Тестирование результатов данной работы производилось на кузове автомобиля, который был смоделировал ранее, это BMW Z4. Эта модель автомобиля была сделана по реальной модели и ее технической документации. После моделирования, испытательный комплекс был введен в упрощенной версии ветра «TUNEL», в котором средство моделирования проводит детальный анализ влияния внешних факторов на эту модель. После этого, результаты анализируются и сравниваются, производится проверка численных расчетов для данного транспортного средства.
Моделирование кузова автомобиля
Для проведения анализа и последующих исправлений формы кузова автомобиля, необходимо создать модель с использованием САПР 3D-моделирования автомобиля. Модель должна быть изготовлена в соответствии с условиями CFD (Computer Fluid Dynamic) программное обеспечение, в которое будет проводиться постобработка. Основываясь на предыдущем опыте, а также программного обеспечения САПР CatiaV5, которое применяется крупнейшими производителями автомобильной промышленности. [3]
Во-первых, необходимо ввести набор изображений проекций модели в правильном положении, на основе фактических размеров, так как истинная модель в масштабе 1: 1. Далее, фигура 1 - это проекция изображения в программном обеспечении Catia. После этого, процесс моделирования был включен в основном делает кузов автомобиля из одного твердого параллелепипеда. Ниже видно, что твердая кубовидная часть была удалена из модели при помощи функция Catia, основанной на реальных измерениях по проекций изображения. Этот шаг показан на рисунке 2. После того как лишние элементы удалены, модель кузова автомобиля готова к внедрению в программное обеспечение CFD для дальнейшего анализа.
Рис. 1. Окончательная САО модель кузова автомобиля
Аэродинамический анализ с cfd
CCM + является одним из ведущих программных обеспечений в среде CFD, которые, в дополнение к вычислению аэродинамики и воздействие потока воздуха наисследуемые модели, может выполнять детальные расчеты и анализ в области механики, термодинамики, процесс переноса тепла внутри больших систем и т.д. [4]
После введения модели САПР, необходимо получить доступ к его детальной настройке для достижения желаемой цели. Одним из основных этапов перестройки являются различные области модели. Деление модельных областей или границ модели выполняется с помощью функций программного обеспечения CFD. Регулировка сетки была сделана на основе рекомендаций из литературы [4]. На рисунке 3 иллюстрируется функция выдавливания для аэродинамической трубы в целом, только на модели транспортного средства. Проектирование и анализ кузова автомобиля с помощью CFD программного обеспечения.
Рис. 2. Иллюстрация функции давления с помощью программного обеспечения CFD
Cfd постобработка и результаты анализа
Отображение и обработка полученных результатов моделирования разделены на три категории, в зависимости от
скорости воздушного потока в аэродинамической трубе (80, 120 и 160 км / ч), и обратной величине скорости транспортного средства на другой стороне. После этого следует другая часть зарезервирована для результатов и дискуссий.
Далее, на рисунке 4 показано поле скорости воздушного потока в аэродинамической трубе, и поле давления для скорости
воздуха 80 км / ч. Это иллюстрация было сделано поперечное сечение, в центральной продольной оси аэродинамической трубе.
Рис. 3. Иллюстрация скорости и давления полей ветра
Из-за большого сходства между изображениями для скорости потока 80, 120 и 160 км / ч, отображение полученных значений ограничиваются табулированием. Все результаты, касающиеся силы и коэффициенты показаны в следующей таблице 1.
Таблица 1. Сравнительные результаты
Скорость воздуха в аэродинамической трубе 80 км / ч 120 км / ч 160 км / ч
Площадь лобовой поверхности модели автомобиля (Дано) 1774 м 2 1774 м 2 1774 м 2
Тяговая сила воздуха 200,08 N 445,89 N 791,73 N
Подъемная сила Флорида 158,85 N 358,42 N 644,42 N
Коэффициент сопротивления CD 0370 0367 0367
Лифт Коэффициент С1 0294 0295 0298
На основе изученных значений сил и коэффициентов, полученных из аналитического и CFDмоделирования, можно сделать вывод, что изменение геометрии модели вносит существенный вклад в изменение значений сил и коэффициентов. Показано, что на основе упрощенной модели и точной настройки характеристик, связанных с моделями физики и сети, программное обеспечение CFD может достичь требуемой точности. На этом уровне тестирования аэродинамической модели показали свои положительные стороны упрощения, но если бы был введен детальный анализ отдельных компонентов или моделирования частей кузова автомобиля, то результат должен быть поднят на более высокий уровень детализации. Три указанных скорости являются основной скоростью безубыточности, при которой можно ясно увидеть все вышеперечисленные явления через силу и коэффициент, на основании которого мы можем сделать дальнейший анализ. Кроме того, пакеты программ, которые представлены в этой статье, и их сложность свидетельствует о том, что все они очень требовательныксебе с точки зрения работы. В данной статье представлена лишь малая частьреальных возможностей программного обеспеченя CFD, которое требуют очень долгого и трудного обучения и подготовки. Можно сделать вывод, что данное программное обеспечение, которое реализовано на операционной системе Windows, позволяет многократно удешевить работу дизайнерови безусловно, является одним из самых современных методов проектирования и строительства.
Список литературы
1. Аэродинамический анализ с cfd // AERODYNAMIC. [Электронный ресурс]. URL: http://www.aero-analiz.ru/ (дата обращения: 29.05.2018).
2. Волков В.С., Ильинов В.А., Глазков В.И., Козлов В.Г. Шумоизоляция автомобилей noise isolation of cars // 67-ая студенческая научная конференция «молодежный вектор развития аграрной науки», Воронеж, 01 марта-08 июня 2016 г. С. 184-188.
3. Вяльмисов В.О., Войнов А.А. Аэродинамика автомобиля // инновации технических решений в машиностроении и транспорте сб. II Всероссийской научно-технической конференции для молодых ученых и студентов с международным участием. Пензенский государственный университет; Межотраслевой научно-информационный центр. 2016. С. 41-45.
АНАЛИЗАТОР СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ УСТАНОВКИ ИЗВЛЕЧЕНИЯ СЕРЫ Троценко Б.Ю.
Троценко Богдан Юрьевич — магистрант, кафедра автоматизации и управления, Астраханский государственый технический университет, г. Астрахань
Аннотация: в данной статье рассмотрено решение для идентификации и мониторинга
хвостовых газов, современных установок извлечения серы по методу Клауса.
Выявлена и обоснована необходимость применения поточного анализаотра в технологическом
процессе.
Ключевые слова: Клаус, мониторинг хвостовых газов, извлечение серы, анализатор.
50
