30多年来,与可持续发展交通相关的两年一次的普利司通世界太阳能挑战赛(Bridgestone World Solar Challenge)吸引了来自世界各地高中和大学的一些最有才华的人到澳大利亚,来挑战技术创新的极限,驾驶只以太阳能为动力的汽车在内陆旅行。全程3000公里,从达尔文(Darwin)到阿德莱德(Adelaide)。 比赛基于一个简单的规则,即一辆1000W的汽车在不使用碳基燃料的情况下,在50个小时内完成旅程。 参加比赛的太阳能汽车标称可存储5kW小时的能量,这是从达尔文到阿德莱德的理论值的10%。 所有其他能量必须来自太阳或从车辆的动能中回收。 为了比赛开发的太阳能汽车可以说是世界上最高效的电动汽车之一。 参赛团队离开达尔文,在下午5点之前,他们必须行驶的尽可能远,无论碰巧到哪里,他们都必须在沙漠中扎营。 所有团队都必须完全自给自足。 在比赛过程中,有9个强制检查站需要更换观察员,领队更新最新的天气信息和他们在赛场上的位置。 在检查站,各队只能进行最基本的维护,例如检查和维护轮胎压力以及清除车辆碎屑。 学生和他们的支持团队面临着艰巨的挑战,他们要用自己的双手来设计和制造一辆现代太阳能汽车,并在世界上最荒凉的地方为它供电。 自2009年以来,日本东海大学(Tokai University)一直参加单人挑战赛,并赢得了两次冠军,三次亚军,使他们成为定期参加这场艰苦比赛的世界上最成功的大学之一。 过去十二年来,东海大学一直使用Software Cradle的Cradle CFD软件来设计比赛车“Tokai Challenger”,因为太阳能汽车设计最关键的地方之一是空气动力学性能,尤其是要最大程度地减小阻力。 如果设计得当,太阳能汽车将是最终公路上的车辆,因为它们不需要加油。 多年来,东海大学与松下合作,使用了其先进的太阳能电池,当与5kWh锂离子电池连接时,转换效率为22%(1,2)。 车架由碳纤维增强塑料制成,他们使用了日本供应商的碳纤维,再加上高效的电动机,制造出了以太阳能为动力,速度90公里/时(56英里/时)的车,最高时速为160公里/时(99英里/时)! 图 1 : 典型的东海大学挑战赛用车的Cradle CFD分析过程
选择Cradle CFD软件来优化Tokai的空气动力学设计,是因为它提供了CAD几何形状的高度准确和高效的网格划分,并且具有非常好的空气动力学求解器,可以获取与实验测量值相匹配的流动细节和力。 此外,学生使用该软件比较容易,学习周期短,可快速获得有用的工程结果(图1)。 而且,Cradle CFD也非常擅长检查参数设计空间(图2)。 图 2 : 东海大学挑战赛用车设计参数变化时的压力预测和气流CFD分析 参考文献 1. https://www.cradle-cfd.com/media/sc_tetra/sc_tetra_case/a4 2. https://www.linkedin.com/pulse/2 ... n-tokai-university/ 关注MSC官方公众号 查看更多技术案例、会议信息、培训公告 |