Tokai Formula Club 1
目次 プロジェクト紹介 昨年度結果報告 第 3 者からの評価 STAR-CCM+ を用いた解析事例 Tokai Formula Club 2
プロジェクト紹介 2014 年度参戦プロジェクト 活動目的社会的実践力の獲得 活動目標 全日本学生フォーミュラ大会 Formula SAE Australasia 優勝 Tokai Formula Club 3
Tokai Formula Club 4
第 12 回全日本学生フォーミュラ大会 結果報告 Tokai Formula Tokai Formula Club Club 5
日本大会 - 総合結果ー コストデザインプレゼンテーションアクセラレーションスキッドパッドオートクロスエンデュランス効率総合 54 位 5 位 6 位 19 位 36 位 10 位 5 位 11 位 6 位 /90チーム 関東総合優秀賞受賞 1 位 TFC 歴代 2 位日本自動車工業会会長賞受賞 Tokai Formula Club 6
Formula SAE Australasia ( オーストラリア大会 ) 結果報告 Tokai Formula Tokai Formula Club Club 7
オーストラリア大会慣れない言語 進行形式に苦戦車検も 2 回目でなんとかクリア Tokai Formula Club 8
競技中に部品が破損 Tokai Formula Club 9
オーストラリア大会 コストデザインプレゼンテーションアクセラレーションスキッドパッドオートクロスエンデュランス効率総合 - 総合結果ー 20 位 17 位 14 位 10 位 13 位 13 位故障により出走断念故障により出走断念 17 位 /24チーム Tokai Formula Club 10
第 3 者からの評価 昨年度 :41 社 スポンサー数 今年度 :66 社 Tokai Formula Club 11
第 3 者からの評価 雑誌 インターネットによる紹介 MONOist 日刊自動車新聞 日経ビジネス ものづくり革命 Motor Fun illustrated Tokai Formula Club 12
活動総括 社会的実践力の獲得 全体最適化の考え方 スポンサー ( 会社 社会人 ) とのやり取り 外国人とのコミュニケーション Tokai Formula Club 13
今後に向けて 目標達成のためには より高い次元での車両開発多方面からの情報収集とその体制の確立精確なロードマップを立てるノウハウの継承 Tokai Formula Club 14
STAR CCM+ を用いた解析事例 Tokai Formula Club 15
Formula SAE における空力の価値観の違い 全世界共通のレギュレーション 東京電機大学 東海大学 ホイール径 10inch 13inch エンジン 450cc 単気筒 606cc V 型 2 気筒 エアロデバイスなしあり フレームパイプフレームフルカーボンモノコック Tokyo Denki University Tokai University Tokai Formula Club 16
Tokai Formula Club はフルエアロデバイスを選択 エンジン出力に対して速度域が低い = ドラッグをほとんど無視できる タイヤ性能にまだ余力がある 空力的に設計自由度がある 走行シミュレーションで性能向上の実証済み Tokai Formula Club 17
ドラッグを無視 アクセラレーション競技で比較 Tokai Formula Club 18
タイヤ性能に余力 Tokai Formula Club 19
空力的に設計自由度がある Tokai Formula Club 20
解析までの流れ ( マシン全体を解析する場合 ) サーフェスメッシュをインポート メッシュ条件 物理条件指定 境界分割 境界条件指定 サーフェスメッシュの最適化 ボリュームメッシュ作成 計算 評価 Tokai Formula Club 21
サーフェスメッシュをインポート CAD は普段使い慣れているソフトを使用 解析する際は拡張子を変換し STAR CCM+ にインポート 用いた拡張子 parasolid(.x_b) Tokai Formula Club 22
3DCAD ではあらかじめ流体領域を作成しておく インポートする際はパーツ単位での領域として インポートする メモリ節約のためハーフモデルで解析 Tokai Formula Club 23
解析までの流れ ( マシン全体を解析する場合 ) サーフェスメッシュをインポート メッシュ条件 物理条件指定 境界分割 境界条件指定 サーフェスメッシュの最適化 ボリュームメッシュ作成 計算 評価 Tokai Formula Club 24
メッシュ条件 物理条件指定 メッシュ条件 サーフェスメッシャーサーフェスリメッシャーポリヘドラルメッシャープリズムレイヤーメッシャー Tokai Formula Club 25
メッシュ条件 物理条件指定 物理条件 ほとんどはデフォルメを選択 定常解析 分離型流れ etc.. 乱流モデルは k-ω 乱流 SST モデルを適用 エラー修正が難しい場合はオプションのセル品質改善を適用 Tokai Formula Club 26
解析までの流れ ( マシン全体を解析する場合 ) サーフェスメッシュをインポート メッシュ条件 物理条件指定 境界分割 境界条件指定 サーフェスメッシュの最適化 ボリュームメッシュ作成 計算 評価 Tokai Formula Club 27
境界分割 サーフェスラッパーを用いるため 全て一つの領域で解析 パーツ毎の領域としてインポートした理由 複雑に境界分割したいため パーツ毎の領域を再び一つにまとめることで その後の境界分割が容易になる Tokai Formula Club 28
境界分割と境界条件指定 分割方法 パッチによる分割 Inlet( 速度入口 ) Outlet( 圧力出口 ) Floor Mirror( 対称面 ) Inner 外側は削除 メモリ節約のため Tokai Formula Club 29
解析までの流れ ( マシン全体を解析する場合 ) サーフェスメッシュをインポート メッシュ条件 物理条件指定 境界分割 境界条件指定 サーフェスメッシュの最適化 ボリュームメッシュ作成 計算 評価 Tokai Formula Club 30
サーフェスメッシュの最適化 メッシュの基準サイズ 0.1m メモリ節約のためエアロデバイスのみメッシュのカスタマイズ Ex) Front wing 最小メッシュサイズ 0.0001m 最小ターゲットサイズ 0.001m グランドエフェクト効果もあるので Floor もメッシュの細分化 Tokai Formula Club 31
サーフェスメッシュの最適化 メッシュのラッピングが懸念されるところは 接触回避を設定 Ex) Front wing と Floor Main flap と Second flap etc.. せん断応力の設定 グランドエフェクト効果があるので Floor はノースリップに設定 Tokai Formula Club 32
サーフェスメッシュの最適化 複数回サーフェスメッシュを作成 できるだけメッシュ数を低減 ( トライ & エラー ) トータルの作業時間 ボリュームメッシュを修正 < サーフェスメッシュを修正 Tokai Formula Club 33
解析までの流れ ( マシン全体を解析する場合 ) サーフェスメッシュをインポート メッシュ条件 物理条件指定 境界分割 境界条件指定 サーフェスメッシュの最適化 ボリュームメッシュ作成 計算 評価 Tokai Formula Club 34
ボリュームメッシュ作成 サーフェスメッシュのおよそ 3 倍のメッシュ数が作成される PC のメモリ的に 650 万メッシュが限度 200 万メッシュ程度のサーフェスメッシュが妥当 Tokai Formula Club 35
解析までの流れ ( マシン全体を解析する場合 ) サーフェスメッシュをインポート メッシュ条件 物理条件指定 境界分割 境界条件指定 サーフェスメッシュの最適化 ボリュームメッシュ作成 計算 評価 Tokai Formula Club 36
計算の実行 収束判定基準を設定 パラメータだけを参照する場合 リアルタイムでプロットして計算 Or 漸近値を設定 Ex)Downforce 変化量が 1.0N 以内でイタレーションが 50 回続いた場合終了する スカラーやベクトル 流線等を参照する場合 計算量が必要なため計算回数を指定 ( 最低 1500 回 ) Tokai Formula Club 37
解析までの流れ ( マシン全体を解析する場合 ) サーフェスメッシュをインポート メッシュ条件 物理条件指定 境界分割 境界条件指定 サーフェスメッシュの最適化 ボリュームメッシュ作成 計算 評価 Tokai Formula Club 38
評価 スカラーシーン ベクトルシーン ( 平面断面 ) 流線 渦分布 Tokai Formula Club 39
評価 スカラーシーン 表面上の圧力分布 全体の圧力バランス 周りのパーツへの影響 Tokai Formula Club 40
評価 ベクトルシーン 速度ベクトル 矢印の大きさ 色で断面での流れを確認 Tokai Formula Club 41
評価 流線 狙ったところに空気を誘導できているか否か Tokai Formula Club 42
評価 渦分布 狙ったところに渦を誘導できているか否か Tokai Formula Club 43
結果 Downforce 42.5kgf@40kph ( 目標値 41.9kgf@40kph) 177.4kgf@80kph TF2014 F1 Cl -4.3-3.2 Cd 1.51 1.2 前面投影面積 (m^2) 1.41 1.2 L/D 2.84 2.6 車重 (kg) 280 650 MERCEDES AMG PETRONAS Facebook より引用 Tokai Formula Club 44
各パーツの解析 フロントウイング リアウイング ディフューザー 冷却ライン 吸気系パーツ ( 内部流れ ) 吸気系パーツ ( 外部流れ ) バルブ抵抗の測定 バルブ抵抗解析の図 Tokai Formula Club 45
今年度参戦マシン 空力分野のレギュレーションが大幅に変更 より DF が必要になった 2014 年度参戦マシン 2015 年度参戦マシン Tokai Formula Club 46
今年度参戦マシンの主な新しい取り組み リアウイングをスワンネック式マウントに変更 DF の増大を図る Tokai Formula Club 47
全日本大会のご案内 開催日 :2015 年 9 月 1 日 ( 火 )~5 日 ( 土 ) 会場 : エコパ ( 小笠山総合運動公園 静岡県 ) 当チームは 6 号車 Tokai Formula Club 48
Thank Tokai You Formula Listening Club 49