請問在CFD應用於F1之前,工程師如何設計賽車的空氣動力元件?

時間 2021-06-01 22:16:04

1樓:天使哥

紐維用鉛筆和紙畫下來......

工作人員再根據他的構想把模型輸入計算機算,把結果好的挑出來做實體模型吹風,再把吹的好的裝車測試。

2樓:Next

首先需要強調一點,不管在數十年前還是現在,對於F1空氣動力學設計,風洞測試永遠比CFD要關鍵

以下回答問題。

簡單來說,Cut and Try.

CFD在90年代初期開始被廣泛應用於F1. 多說一句題外話:我近兩年的兩個大boss都claim自己是把CFD引入F1的那個人 - 事實上這個問題大概需要用"Top3的學校有5所"這個邏輯來看待,在此不究。

在那之前,F1的空氣動力學研發主要靠風洞測試,以賽道測試作為輔助。80年代的風洞模型最開始為25% Scale, 之後很快發展為30%, 直到90年代中後期50%模型得到廣泛使用。 早期的風洞測試輪胎從側向attach (而非現在的直接安裝在模型上),以保證整車的Balance是無地面接觸的。

因為受風洞測試以及模型技術的限制 (比如沒有如今的3D列印實現極短的turn-over time), 當時的測試對前期Matrix的準備有很高的要求 - 而今天的風洞測試縱然有Run數和Win-On Time的限制,我乙個人的設計都可以達到每週做15-20個測試的數量。

在引入F1之初,CFD使用的Panel code (Potential Flow Theory). 雖然計算的是 incompressible, inviscid, irrotational flow, 但對當時對於地面效應的廣泛認知起到了很大作用。在此之前大多只能從航空的經驗結果中推擬F1的情況,但機翼的設計Window跟F1有著概念上的區別。

不過因為是 invisicid (無粘流),早期的CFD能模擬大部分渦流但無法計算Vortex Burst (在氣動設計永遠行走在極限的F1這一點很重要), 也無法模擬尾流 (Sharp Corner的輪胎模型多少解決了一部分這個問題). 因為以上種種問題,N-S方程很快引入F1 CFD, 基本直到當前。在這之間也有對於使用Euler Equation的嘗試。

我個人對於這段歷史不算太熟悉。如果大家對這個問題感興趣,我去諮詢之後來補充。

祝新年快樂。

Buon Anno.

3樓:

很簡單,靠經驗。早期的F1空動設計是非常不常熟的,幾乎就是摸著石頭過河。舉個例子,塞納在威廉士的那輛FW16,就存在轉向不足和轉向過度同時存在的問題,在過彎時會突然從一種狀態變為另一種狀態,結果就是失控。

後來分析出的原因是前翼過低,正好處於乙個臨界區,如果發生顛簸會突然失去下壓力,導致失去抓地力。

4樓:

CFD是一種用來渴望替代風洞的軟體應用,那麼在CFD出現前,風洞試驗就幾乎可以說無可替代了。

通過煙霧和貼小紙條可以將氣流視覺化,比如下圖。

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