21 października 2021


13 października 2013 roku grupa studentów Politechniki Śląskiej po raz kolejny wzięła udział w wyścigu samochodów elektrycznych Greenpower Corporate Challenge, na torze Goodwood w Wielkiej Brytanii. Uczestnicy tego corocznego wyścigu muszą przejechać jak największą ilość okrążeń w ciągu czterech godzin, przy kontrolowanym zużyciu energii (jednym z wymogów regulaminowych jest wyposażanie bolidów w jednakowe, 36 Ah ogniwa elektryczne oraz 24 V silniki prądu stałego o mocy znamionowej 240 W). Przed przystąpieniem do zmagań na torze należało zatem stworzyć jak najszybszy pojazd, szukając oszczędności energii poza układem elektrycznym.

Łukasz Grabowski, Mikołaj Labus, Michał Sobek

Aerodynamika pojazdu w przypadku samochodów o tak małej mocy silnika odgrywa bardzo istotną rolę. Nadmierne siły oporu aerodynamicznego powstające przy prędkościach rzędu 60 km/h mogłyby spowodować drastyczne zmniejszenie osiągnięć, a co gorsza – duże straty energii. W związku z tym ogromną wagę przywiązywano do projektu kształtu poszycia, a na jego wytworzenie poświęcono wiele godzin pracy. Do procesu projektowania, a następnie badania bryły pojazdu wykorzystano program NX w wersji 8.5.

Grennpower 1

Przykładowe koncepcje karoserii w rzucie od przodu

Jednym z pierwszych kroków w procesie konstruowania karoserii było sporządzenie odpowiednich jej modeli oraz przeanalizowanie ich pod względem aerodynamiki. Głównym kryterium wyboru optymalnego rozwiązania było uzyskanie przez model jak najmniejszej siły oporu aerodynamicznego występującego wzdłuż osi pojazdu (Fx), oraz jak najmniejszego oporu pochodzącego od wiatru bocznego (Fy.) Na potrzeby analiz został utworzony model tunelu aerodynamicznego odpowiadający wymiarami rzeczywistym tunelom. W wirtualnym tunelu aerodynamicznym zostały odtworzone warunki zbliżone do warunków wyścigu, czyli wiatr wiejący z prędkością 60 km/h pod różnymi kątami.
Do opisu struktury powietrza zostało użytych około dwóch milionów trójwymiarowych, czworościennych elementów skończonych, o początkowym wymiarze 50 mm, z ustawionym parametrem inkrementalnego zmniejszenia wielkości boku elementu skończonego na 70%, co spowodowało zwiększenie dokładności otrzymanych wyników. Elementom skończonym zostały nadane parametry materiałowe powietrza oraz SST (Shear Stress Transport) jako model turbulentności powietrza. Model ten został wybrany spośród wielu innych w sposób doświadczalny. Do opisu karoserii zostało zastosowanych około dziewięciu tysięcy dwuwymiarowych, trójkątnych elementów skończonych, o długości boku 5 mm, idealnie opisujących kształty poszycia.

 

cały artykuł dostępny jest w wydaniu 11 (74) listopad 2013