Численное моделирование помогло студенческой команде выиграть гонку топливной эффективности Shell Eco-marathon

Численное моделирование помогло студенческой команде выиграть гонку топливной эффективности Shell Eco-marathon

Ежегодно студенческие команды со всего мира принимают участие в международных соревнованиях автомобилей со сверхнизким энергопотреблением Shell Eco-Marathon, в рамках которых они проектируют, собирают и испытывают в условиях гонки автомобили, оптимизированные для экономии топлива.

 

ANSYS - Проект «Decimas», десятый автомобиль VIT's Eco Titans

 

Чем большее расстояние ваша машина сможет проехать на одном баке, тем больше у вас шансов выиграть гонку.

Последним достижением команды Eco Titans из Vellore Institute of Technology (VIT) стало первое место в Shell Eco-Marathon в Ченнае, Индия.

Важную роль в стратегии команды сыграло использование технологий численного моделирования для обеспечения максимальной топливной эффективности и надежности автомобиля. Благодаря спонсорской программе поддержки ANSYS и студенческому сообществу ANSYS участники команды Eco Titans получили доступ ко всему необходимому для победы: программному обеспечению, обучающим материалам и технической поддержке.

Важность роли численного моделирования

Команда участвовала в категории прототипов с двигателями внутреннего сгорания (ICE ? Internal Combustion Engine). Автомобиль Eco Titans на бензиновом двигателе достиг расхода 129,2 км/л (304 мили на галлон). Победа принесла команде главный приз в размере $4250.

Победа в гонке за топливную эффективность ? вовсе не случайность, а результат использования численного моделирования, с помощью которого команде удалось создать более легкий, по сравнению с предыдущими, прототип, имеющий улучшенные аэродинамические характеристики.

Чтобы добиться этого, разработчики из Eco Titans провели серию расчетов наиболее важных частей автомобиля, включая шасси, корпус, ступицу и выхлопную трубу.

Расчеты по снижению веса шасси автомобиля

Самая тяжелая часть автомобиля команды – шасси, поэтому минимизация его веса – это отличный способ повысить эффективность использования топлива.

 

ANSYS - Статический расчет конструкции шасси

 

При этом шасси должно оставаться достаточно прочным и выдержать все статические и динамические нагрузки, которые может испытывать автомобиль, особенно во время аварии.

Чтобы достичь баланса между легкостью и прочностью при разработке каркаса безопасности, предназначенного для предотвращения серьезной деформации кузова в случае столкновения или переворота гоночного автомобиля, команда Eco Titans использовала ANSYS Mechanical, выполнив расчёты под действием различных нагрузок. Расчёты позволили уменьшить вес шасси на 33% без ущерба для безопасности.

Уменьшение аэродинамического сопротивления автомобиля

Следующей масштабной задачей, которую решили разработчики из Eco Titans, была оптимизация аэродинамики кузова автомобиля.

 

ANSYS - Расчёт аэродинамических характеристик кузова автомобиля

 

Для уменьшения сопротивления автомобиля при движении команда Eco Titans использовала модуль расчётов гидрогазодинамики (CFD – Computational Fluid Dynamics) ANSYS Fluent. Были проверены различные варианты кузова, и найдена форма, обладающая минимальным сопротивлением.

Расчет на прочность ступицы колеса

Разрушение ступиц? одна из худших вещей, которая может случиться в день соревнований, потому что эти детали не могут быть быстро отремонтированы или заменены.

 

ANSYS - Расчет на прочность ступицы

 

Для оптимизации прочности ступиц команда Eco Titans также использовала модуль Mechanical. В частности, команда меняла их материал и форму, пока не была получена конструкция, которая удовлетворяла заданным требованиям по величине деформаций.

Оптимизация выхлопной трубы для минимизации противодавления в двигателе

Геометрия выхлопной трубы также была оптимизирована с помощью Fluent.

 

ANSYS - Расчет давления в выхлопной трубе во Fluent

 

Целью расчетов была минимизация противодавления внутри выхлопной трубы при различных режимах работы. Разработчикам из Eco Titans необходимо было ограничить противодавление, потому что это отрицательно сказывается на эффективности двигателя.

Перебрав различные длины и радиусы изгиба труб, команде удалось снизить противодавление в двигателе относительно первоначального варианта.

Стремление увеличить топливную экономичность своего автомобиля требует постоянных усилий. Команда проводит бесчисленные часы, рассчитывая и совершенствуя машину перед Shell Eco-Marathon, потому что соревнования никогда не заканчиваются.

Чтобы узнать, как подать заявку на получение спонсорской поддержки ANSYS для студенческой команды, перейдите по ссылке.

Источник: www.ansys.soften.com.ua


Печать   Электронная почта