khảo do các thông số của xe đua bảo mật)
Điều kiện biên độ của gió ảnh hƣởng rất lớn tới tính năng chuyển động của xe. Thể hiện rõ rệt nhất qua các thiết kế của xe đua CF 1
Đây là một trong những yếu tố kỹ thuật quan trọng nhất của xe F1. Khi chạy, chiếc xe khuấy động không khí xung quanh, trên và dƣới thân của nó. Các nghiên cứu khí động học giúp khống chế những hiệu ứng này, triệt tiêu các lực cản để chiếc xe lƣớt đi nhanh và an toàn hơn.
Hình 5.19: Mô phỏng khí động học trên xe đua F1
Chiếc F1 không phải là một khối kín trơn tru nhƣ ô tô thông thƣờng, do đó không khí sẽ bị cuộn xoáy rất mạnh khi xe chạy, ví dụ rõ nhất là 4 bánh xe F1 lộ hẳn ra ngoài, tạo ra lực cản lớn. Do vậy, để đạt đƣợc hiệu quả khí động tối ƣu phải giải những bài toán rất khó, 3 yếu tố chính mà các kỹ sƣ phải tính là lực ép xuống (downforce), lực cản và độ cân bằng.
Trang 135
Hình 5.20 a) Các bảng màu mô phỏng từng phần tháo rời trên xe
Hình 5.20 b) Mô phỏng luồng không khí trượt trên cánh đuôi xe
Hình 5.20 c)
Cánh mũi trong khi phanh, mô phỏng bởi máy tính
Các nghiên cứu về khí động học đƣợc tiến hành trong các phòng thí nghiệm có các buồng gió lớn đủ để đặt các mô hình xe F1 to bằng một nửa kích thƣớc thật. Ngoài ra còn có chƣơng trình máy tính đặc biệt mô phỏng và tính toán đƣợc các lực khí động tác dụng lên từng bộ phận nhỏ mà không cần dùng đến buồng gió, giảm chi phí và thời gian nghiên cứu. Các chi tiết phụ đƣợc thiết kế và thử nghiệm trên máy tính, sau đó lắp lên thân chính và đƣa vào ống khí động, trong đó các luồng không khí có tốc độ và hƣớng khác nhau đƣợc tạo ra nhằm mô phỏng các tình huống thực trên đƣờng đua. Thiết bị cảm ứng đƣợc gắn trên tất cả các bộ phận của xe để đo các lực khí động, việc tổng hợp các số đo sẽ là cơ sở để đƣa ra thiết kế hợp lý.
Ở giai đoạn cuối cùng, chiếc F1 thực đƣợc chế tạo theo đúng nhƣ mô hình và chạy thử trên các đƣờng đua. Các chuyên gia sẽ thu thập thêm các dữ liệu và tiến hành nốt các hiệu chỉnh cần thiết, trƣớc khi nó đƣợc phép tham gia các cuộc đua chính thức.
Trang 136 Một trong những nguyên nhân gây ra lực cản khí động là sự phân ly dòng khí ở phía sau ô tô, để ngăn cản sự phân ly này, ngƣời ta đặt những bộ tạo xoáy (Vortex Generators – VG) ở phía sau xe, thông thƣờng ngƣời ta sử dụng trên cánh để ngăn cản sự phân ly dòng khí, chính bộ tạo xoáy cũng tạo ra lực cản nhƣng nó sẽ giảm lực cản bằng việc ngăn cản sự phân ly dòng khí theo hƣớng xuôi dòng. Ảnh hƣởng của lực cản khí động phụ thuộc vào hình dạng và kích thƣớc của bộ tạo xoáy.
Hình 5.22: Vị trí bộ tạo xoáy đặt trên ô tô
Trang 137
Hình 5.23: Biên dạng vận tốc chạy qua phía sau ô tô trước và sau khi gắn bộ tạo xoáy
Nhƣng trên phần mềm carsim thì việc tính toán đƣợc thiết lập và tính chung vào mô phỏng luôn để tính toán cho ổn định trong hệ thống treo và hệ thống lái.
Khi xe di chuyển có vận tốc và không xét đến vận tốc gió (phân bố áp suất( awy 0)) Yaw
Trang 138
Hình 5.24:mô hình trên carsim
Với yaw là góc lật và vận tốc gió ảnh hƣởng tới chuyển động của xe lực cản khi ngƣợc chiều chuyển độngngƣợc chiều X, có lợi khi cùng chiều lực X. khi
Trang 139
TỔNG KẾT: Kết Luận, Hƣớng Phát Triển.
Kết Luận:
Qua nghiên cứu về đặc tính mô phỏng của của phần mềm CarSim, trong luận văn này, nhóm thực hiện với vốn hiểu biết đã đƣợc học đã thực hiện việc cung cấp cái nhìn cơ bản nhất về phần mềm CarSim phiên bản 8.02. Đây có thể xem nhƣ là một tài liệu hƣớng dẫn làm quen và sử dụng phần mềm CarSim trong việc nghiên cứu thiết kế và tính toán ôtô. Để tiện việc tra cứu và sử dụng , luận văn đƣợc chia ra nhiều phần với từng hệ thống riêng biệt nhƣ: treo, lái, thắng, dẫn động và khí động học. Đây cũng là những phần chính trong việc thiết lập các thông số để phần mềm có thể mô phỏng và kiểm nghiệm. Ngoài ra, để hỗ trợ việc mô phỏng đƣợc chính xác và trực quan nhất, phần mềm CarSim còn hỗ trợ thiết lập các thông số về biên dạng mấp mô đƣờng, ảnh hƣởng của các yếu tố bên ngoài đến sự vận hành xe.
Phần mềm CarSim có tác dụng mô phỏng các biên dạng độ ổn định cho toàn hệ thống của xe thông qua các thông số và đƣờng đặc tính mà ngƣời dùng đề xuất để rồi so sánh với tiêu chuẩn an toàn trong giới hạn đƣợc cho phép, tính tối ƣu của từng hệ thống và có tính trực quan để so sánh với các tính toán thiết kế cụ thể.
Thông qua quá trình mô phỏng chúng ta có thể nguyên cứu một cách trực quan đƣợc các thay đổi của từng hệ thống trên xe trong những điều kiện làm việc khác nhau. Nhƣ biên dạng mấp mô trên măt đƣờng ảnh hƣởng đến hệ thống treo lái thắng hay ảnh hƣởng của xe khi đi trong điều kiện tốc độ, gió,quay vòng… nhƣ thế nào. Ngoài ra phần mềm còn hỗ trợ chia biên dạng bề mặt lƣới 2D, 3D, cùng các biểu đồ (Plot) phân tích cụ thể quá trình hoạt động của xe ôtô.
Phần mềm rất đa dạng tạo điều kiện cho ta có nhiều biên dạng để chon lựa (Dataset) theo các thông số của nhà sản xuất, cùng 1 số tiêu chuẩn công nghệ của
Trang 140 thế giới( Iso, Ansi, Dsi,Bsi, Jis..)mang tính quốc tế và linh động giúp giảm đƣợc thời gian kiểm nghiệm. Giúp cho quá trình thiết kế có thể nhận dạng đƣợc các tính phi thực tế và chƣa hoàn hảo, bất cập không phù hợp giữa tính toán và điều kiện hoạt động thực tế.
CarSim cung cấp công cụ để kiểm nghiệm rất đầy đủ cùng sự hỗ trợ của thƣ viện mở (Libraries) cùng với hệ thống kiểm định sẵn có (Dataset). Giúp cho công việc thiết kế và kiểm nghiệm rút ngắn thời gian sản sản xuất, giá thành cũng nhƣ lỗi trong thiết kế khi đƣa ra thị trƣờng tiêu thụ.
Bên cạnh các ƣu điểm trên chúng ta cũng thấy rằng vẫn còn nhiều thiếu sót để hoàn thiện cho đầy đủ 1 quá trình kiểm nghiệm:
Chƣa tính đến độ bền, tuổi thọ, giới hạn cho phép chịu bền của hệ
thống, sản phẩm.
Chƣa tính đến độ xử lý tiếng ồn, sản phẩm của động cơ (khí thải) theo điều kiện để bảo vệ môi trƣờng, phần này cũng rất quan trọng và cấp thiết để kiểm kiệm cho 1 chiếc xe mà hầu nhƣ các nhà sản xuất và khách hàng đều quan tâm đến.
Hƣớng phát triển:
Đề tài “ Nghiên cứu phần mềm CarSim trong mô phỏng và kiểm nghiệm
ôtô” đƣợc thực hiện trong khoảng thời gian 3 tháng ngắn ngủi và chỉ là cái nhìn
tổng quát nhất về một phần mềm ứng dụng trong ngành kỹ thuật ô tô rất phức tạp. Trong khuôn khổ của luận văn này việc xây dựng mô hình trên các thông số tính toán và điều kiện có sẵn của 1 số mẫu có sẵn nên mang tính gần đúng và chƣa cập nhật các dòng xe mang tính thƣơng hiệu và mới vì tài liệu không phổ biến và các thông số tính toán thực tế và tính toán mang tính bảo mật. Bởi vậy nên trong
Trang 141 luận văn vẫn chƣa thể hoàn thiện và còn gặp rất nhiều khó khăn mà chƣa thể tìm hiểu hết.
Hƣớng phát triển tiếp theo là nguyên cứu về mức độ đồng đều ổn đinh và tạo điều kiện cập nhật thêm theo điều kiện tiêu chuẩn làm việc ở nƣớc ta để mang tính thị trƣờng Việt Nam nhiều hơn nữa để góp phần vào việc nâng cao chất lƣợng cũng nhƣ tính tiện lợi, an toàn cho ngƣời sử dụng. Đặc biệt nguyên cứu sâu hơn nữa vào tính toán ảnh hƣởng động lực học vì hầu nhƣ hiện nay ở nƣớc ta chƣa đƣợc phổ biến nhiều và nó cũng ảnh hƣởng trực tiếp đến mức tiêu thụ nhiên liệu cùng các đặc tính tính khác.
Và dựa trên cơ sở tính toán lý thuyết, sử dụng phần mềm CarSim để mô phỏng các tính toán thiết kế lý thuyết, đặt các tính toán đó vào môi trƣờng vận hành mô phỏng thực tế để kiểm tra kiểm nghiệm.