一种方程式赛车散热用一体式仿生导风结构

摘要

本发明具体为一种方程式赛车散热用一体式仿生导风结构，解决了现有方程式赛车的散热结构易造成发动机内部运动副拉伤、损坏影响方程式赛车性能的问题。第一覆盖板和第二覆盖板的底端设置有第一翻边板和第二翻边板，第一覆盖板和第二覆盖板的顶端设置有第三覆盖板，第一翻边板和第二翻边板所在的平面上开有条状散热器安装口，且第三覆盖板内壁设置有第一扰流板和第二扰流板，第三覆盖板的横向截面曲线形状为静态下乌鳢头部外廓曲线形状。本发明通过合理组织通过散热器的气流，减小空气阻力，达到散热器设计所需的空气流量，提高散热效能，而且质量大幅减轻、强度较高，提升了赛车的气动性能。

说明书

技术领域

本发明涉及方程式赛车的散热结构，具体为一种方程式赛车散热用一体式仿生导风结构。

背景技术

大学生方程式汽车大赛(FSAE)规则限制发动机排量在610cc以下，各车队通常采用大排量摩托车发动机作为方程式赛车的发动机，但选用大排量摩托车发动机的方程式赛车相比原摩托车，方程式赛车的质量更大，并且受限于赛道，车速较低，因此相对于原摩托车使用工况环境，方程式赛车的发动机负荷更大，并且通过散热器的空气与散热器的热交换量更少，进而会造成发动机的热负荷更大。

如若冷却系统不能及时将发动机的多余热量带走，则发动机内部运动副的金属材料在高温下强度会降低，造成运动副的磨损拉伤，甚至损坏，进而影响到赛车的可靠性、动力性和经济性。

发明内容

本发明为了解决现有方程式赛车的散热结构易造成发动机内部运动副拉伤、损坏影响方程式赛车性能的问题，提供了一种方程式赛车散热用一体式仿生导风结构。

本发明是采用如下技术方案实现的：一种方程式赛车散热用一体式仿生导风结构，包括相互平行设置的第一覆盖板和第二覆盖板，第一覆盖板和第二覆盖板的底端设置有向两者内侧折弯且与车架连接的第一翻边板和第二翻边板，第一覆盖板和第二覆盖板的顶端设置有与两者一体的第三覆盖板，第一翻边板和第二翻边板所在的平面上开有前后方向倾斜设置的条状散热器安装口，且第三覆盖板内壁设置有左右分布的第一扰流板和第二扰流板，第三覆盖板的横向截面曲线形状为静态下乌鳢头部外廓曲线形状。

进行作业前，先将散热器安装在条状散热器安装口处，由于进入散热器的空气流大多来自于通过方程式赛车前轮内侧与车身的窄流道，而导风结构的开口处与窄流道的宽度大致相同，以保证大多数气流可以进入到导风机构内，保证进入散热器的空气流量大小。

当气流接触到导风机构时，未进入导风机构的空气沿着具有流线型仿生第三覆盖板外部流向后轮外侧，减少正对后轮的空气流量，流线型仿生第三覆盖板采用三维建模结合计算流体力学分析的研究方法实现的，其三维模型的轮廓曲线是通过选取北方易于获取的游速较快的淡水鱼乌鳢，采用图像处理软件提取静态下乌鳢外廓曲并拟合其几何特征曲线获得的；进入导风机构的空气，一部分通过散热器，与散热器进行热交换，带走散热器的热量，以降低散热器的温度；另一部分空气从散热器与导风机构的间隙处流出，经过第一扰流板与第二扰流板的疏理，将气流引导至后轮上部，减少正对后轮的来流空气，进一步降低车辆的空气阻力，克服了现有方程式赛车的散热结构易造成发动机内部运动副拉伤、损坏影响方程式赛车性能的问题。

第三覆盖板的横向截面曲线方程为f(x)＝p₁x²+p₂x+p₃，其中参数p₁的取值范围为-0.003至-0.0076，参数p₂的取值范围为0.3466至0.6918，参数p₃的取值范围为-0.5841至8.082。

条状散热器安装口的倾斜角度α为30°，且宽度w为80mm至100mm。

第三覆盖板前端距第一翻边板之间的距离L₁为200mm至220mm，第三覆盖板后端距第一翻边板之间的距离L₂为300mm至350mm。

第一覆盖板和第二覆盖板与第三覆盖板的过度圆角的曲率半径R均为50mm至80mm。

第一扰流板与第二覆盖板的最短距离H₂为200mm至220mm，第二扰流板与第二覆盖板的最短距离H₁为100mm至120mm；第一扰流板与第二扰流板的高度L₃为100mm至120mm，第一扰流板与第二扰流板为水平截面为圆弧状结构，且位于条状散热器安装口的后方。

第一覆盖板、第二覆盖板、第三覆盖板、第一翻边板、第二翻边板、第一扰流板及第二扰流板均是由碳纤维布和包裹在碳纤维布外表面的树脂粘合制成的。

表1为本发明所述的一种方程式赛车散热用一体式仿生导风结构与导风结构I、导风结构II在同条件下进行空气阻力与流经散热器的空气流量的对比实验。其中导风结构I是未加第三覆盖板过渡圆角及内部扰流板的结构；导风结构II是未加内部扰流板的结构。在ANSYS Workbench DM模块中建立模拟风洞，Mesh模块中划分网格，Fluent软件中进行模拟计算整车外流场，设定入口处计算边界条件为速度入口：15m/s，出口处计算边界条件为压力出口：0Pa。监测整车阻力系数与流经散热器的空气流量大小。

表1.仿真模拟试验测试结果

试验测试结果表明，本发明所述的所述的一种方程式赛车散热用一体式仿生导风结构空气阻力更小，且通过散热器的流量符合散热器设计要求。

本发明结构设计合理可靠，通过合理组织通过散热器的气流，减小空气阻力，达到散热器设计所需的空气流量，提高散热效能，而且质量大幅减轻、强度较高，提升了赛车的气动性能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的侧视示意图。

图中：1-第一覆盖板，2-第二覆盖板，3-第一翻边板，4-第二翻边板，5-第三覆盖板，6-条状散热器安装口，7-第一扰流板，8-第二扰流板。

具体实施方式

实施例1

一种方程式赛车散热用一体式仿生导风结构，包括相互平行设置的第一覆盖板1和第二覆盖板2，第一覆盖板1和第二覆盖板2的底端设置有向两者内侧折弯且与车架连接的第一翻边板3和第二翻边板4，第一覆盖板1和第二覆盖板2的顶端设置有与两者一体的第三覆盖板5，第一翻边板3和第二翻边板4所在的平面上开有前后方向倾斜设置的条状散热器安装口6，且第三覆盖板5内壁设置有左右分布的第一扰流板7和第二扰流板8，第三覆盖板5的横向截面曲线形状为静态下乌鳢头部外廓曲线形状。

第三覆盖板5的横向截面曲线方程为f(x)＝p₁x²+p₂x+p₃，其中参数p₁的取值范围为-0.003，参数p₂的取值范围为0.3466，参数p₃的取值范围为2，x的取值范围为-9mm至580mm。

条状散热器安装口6的倾斜角度α为30°，且宽度w为80mm。

第三覆盖板5前端距第一翻边板3之间的距离L₁为200mm，第三覆盖板5后端距第一翻边板3之间的距离L₂为300mm。

第一覆盖板1和第二覆盖板2与第三覆盖板5的过度圆角的曲率半径R均为50mm。

第一扰流板7与第二覆盖板2的最短距离H₂为200mm至220mm，第二扰流板8与第二覆盖板2的最短距离H₁为100mm至120mm；第一扰流板7与第二扰流板8的高度L₃为100mm至120mm，第一扰流板7与第二扰流板8为水平截面为圆弧状结构，且位于条状散热器安装口6的后方。

第一覆盖板1、第二覆盖板2、第三覆盖板5、第一翻边板3、第二翻边板4、第一扰流板7及第二扰流板8均是由碳纤维布和包裹在碳纤维布外表面的树脂粘合制成的。

实施例2

一种方程式赛车散热用一体式仿生导风结构，包括相互平行设置的第一覆盖板1和第二覆盖板2，第一覆盖板1和第二覆盖板2的底端设置有向两者内侧折弯且与车架连接的第一翻边板3和第二翻边板4，第一覆盖板1和第二覆盖板2的顶端设置有与两者一体的第三覆盖板5，第一翻边板3和第二翻边板4所在的平面上开有前后方向倾斜设置的条状散热器安装口6，且第三覆盖板5内壁设置有左右分布的第一扰流板7和第二扰流板8，第三覆盖板5的横向截面曲线形状为静态下乌鳢头部外廓曲线形状。

第三覆盖板5的横向截面曲线方程为f(x)＝p₁x²+p₂x+p₃，其中参数p₁的取值范围为-0.003至-0.0076，参数p₂的取值范围为0.3466至0.6918，参数p₃的取值范围为-0.5841至8.082。

条状散热器安装口6的倾斜角度α为30°，且宽度w为80mm至100mm。

第三覆盖板5前端距第一翻边板3之间的距离L₁为200mm至220mm，第三覆盖板5后端距第一翻边板3之间的距离L₂为330mm至350mm。

第一覆盖板1和第二覆盖板2与第三覆盖板5的过度圆角的曲率半径R均为50mm至80mm。

第一扰流板7与第二覆盖板2的最短距离H₂为200mm至220mm，第二扰流板8与第二覆盖板2的最短距离H₁为100mm至120mm；第一扰流板7与第二扰流板8的高度L₃为100mm至120mm，第一扰流板7与第二扰流板8为水平截面为圆弧状结构，且位于条状散热器安装口6的后方。

第一覆盖板1、第二覆盖板2、第三覆盖板5、第一翻边板3、第二翻边板4、第一扰流板7及第二扰流板8均是由碳纤维布和包裹在碳纤维布外表面的树脂粘合制成的。

实施例3

一种方程式赛车散热用一体式仿生导风结构，包括相互平行设置的第一覆盖板1和第二覆盖板2，第一覆盖板1和第二覆盖板2的底端设置有向两者内侧折弯且与车架连接的第一翻边板3和第二翻边板4，第一覆盖板1和第二覆盖板2的顶端设置有与两者一体的第三覆盖板5，第一翻边板3和第二翻边板4所在的平面上开有前后方向倾斜设置的条状散热器安装口6，且第三覆盖板5内壁设置有左右分布的第一扰流板7和第二扰流板8，第三覆盖板5的横向截面曲线形状为静态下乌鳢头部外廓曲线形状。

第三覆盖板5的横向截面曲线方程为f(x)＝p₁x²+p₂x+p₃，其中参数p₁的取值范围为-0.003至-0.0076，参数p₂的取值范围为0.3466至0.6918，参数p₃的取值范围为-0.5841至8.082。

条状散热器安装口6的倾斜角度α为30°，且宽度w为80mm至100mm。

第三覆盖板5前端距第一翻边板3之间的距离L₁为200mm至220mm，第三覆盖板5后端距第一翻边板3之间的距离L₂为330mm至350mm。

第一覆盖板1和第二覆盖板2与第三覆盖板5的过度圆角的曲率半径R均为50mm至80mm。

第一扰流板7与第二覆盖板2的最短距离H₂为200mm至220mm，第二扰流板8与第二覆盖板2的最短距离H₁为100mm至120mm；第一扰流板7与第二扰流板8的高度L₃为100mm至120mm，第一扰流板7与第二扰流板8为水平截面为圆弧状结构，且位于条状散热器安装口6的后方。

第一覆盖板1、第二覆盖板2、第三覆盖板5、第一翻边板3、第二翻边板4、第一扰流板7及第二扰流板8均是由碳纤维布和包裹在碳纤维布外表面的树脂粘合制成的。