Details

Заднее антикрыло гоночного автомобиля является важным его элементом, поэтому определение аэродинамических характеристик антикрыла, а также их оптимизация являются значимыми задачами при разработке гоночного автомобиля. В работе проведена численная оптимизация заднего антикрыла гоночного автомобиля «Tre» серии «Формула Студент» с целью максимизации создаваемой им прижимной силы. Оптимизация проводится путем поворота заднего элемента антикрыла. Численная оптимизация антикрыла, установленного на автомобиль, является сложной задачей, поэтому в данной работе рассматривается упрощенная двумерная постановка в отрыве от автомобиля. Методические расчеты, проведенные в работе, показали необходимость использования блочно-структурированной расчетной сетки. Были проведены расчеты различных режимов обтекания заднего антикрыла в предположении полностью турбулентного его обтекания (модель k-ω SST) и с учетом ламинарно-турбулентного перехода (ЛТП), предсказываемого с использованием модели γ-alg-SST. Результаты расчетов показали, что при полностью турбулентном обтекании решение является стационарным, а при учете перехода – нестационарным. В этом решении формируются нестационарные локальные отрывные зоны в области ЛТП, которые оказывают глобальное влияние на всю структуру нестационарного течения. Результаты расчетов продемонстрировали существенное влияние ЛТП на предсказанные аэродинамические свойства антикрыла, при этом оптимальное значение угла поворота заднего элемента антикрыла предсказано моделями практически одинаково и составляет около 48°.

The rear wing of a racing car is an important component, so the determination of the aerodynamic characteristics of the wing, as well as their optimization, are significant tasks during the development of a racing car. The paper involves the numerical optimization of the rear wing of the «Formula Student» racing car «Tre» with the aim of maximizing the downforce it creates. Optimization is carried out by rotating the rear element of the wing. Numerical optimization of a rear wing mounted on a car is a complex task, so this paper considers a simplified two-dimensional formulation isolated from the car. Methodological calculations carried out in the paper indicated the need to use a block-structured mesh. Various regimes of flow around the rear wing were calculated assuming a fully turbulent flow (k-ω SST model) and taking into account the laminar-turbulent transition (LTT), predicted using the γ-alg-SST model. The calculation results showed that the solution of the k-ω SST model is steady, whereas considering the transition, the solution is unsteady. In this solution, unsteady local separation zones form in the LTT region, which have a global impact on the entire flow structure. The calculation results demonstrated a significant influence of the LTT on the predicted aerodynamic properties of the wing, while the optimal rotation angle of the rear element of the wing being predicted similarly by both models at around 48°.