Fase 3 i projektet – CFD analysen

DAVINCI development A/S er trådt ind i dansk motorsport, hvor vi har indgået et samarbejde med DTC om udviklingen af karrosserier til motorsportsserien, på baggrund af high-end sportscoupeer. Det drejer sig om en Audi RS5 og en Mercedes AMG C63. En Chevrolet Camaro, som er en nuværende DTC bil, benyttes som reference. Efter at karrosserierne er modelleret i CAD software, anvendes de til CFD beregninger.

Formålet med CFD analyse

Løbsarrangørerne ønsker at der ikke kan drages fordel ved, at køre med ét specifikt karrosseri.
For at efterkomme dette, udføres CFD analyser på de 3 karrosserier. CFD står for Computational Fluid Dynamics, som er en overordnet betegnelse for beregningssoftware der kan simulere fluider eller gassers flow, gennem fx rør eller rundt om et objekt. Luft er en sammensætning af forskellige gasarter og dampe, som er veldefineret i de fleste CFD software. Via CFD software er det derfor muligt for os, at simulere alle tænkelige situationer hvor vi er interesseret i luftens flow og indflydelse på bilen. Formålet med de aerodynamiske simuleringer er, at strømline karrosseriernes aerodynamiske egenskaber ved henholdsvis 100 km/t, da det ofte er hastigheden på vej ud af et sving, og 190 km/t da det er tophastigheden på den hurtigste bane i Danmark. Ved at udføre CFD analyse, og ved de efterfølgende gentagne geometriændringer, kan vi sikre at forskellen i de aerodynamiske karakteristika er så små, at kørerne ikke kan mærke forskel på kørsel med de forskellige karrosserier.

Camaro Flow simuleres i CFD software

Camaro i Flow-simulering

Merzedes Flow simuleres i CFD software

Mercedes i Flow-simulering

Audi Flow simuleres i CFD software

Audi i Flow-simulering

Forløbet af simuleringerne

Som det første er der udført en CFD analyse på en Chevrolet Camaro, som er en af de nuværende DTC biler. Drag- og downforce, samt fordelingen på for- og bagakslen noteres, og anvendes som reference til de efterfølgende analyser. Dette skyldes at Camaroens geometri allerede er fastlåst, og der kun er mulighed for at justere på Mercedesen og Audien. Dernæst er der udført en CFD analyse på Audien, hvor drag- og downforce, og fordelingen på for- og bagakslen noteres. Resultaterne evalueres og der foreslås geometriændringer til designerne, for at få resultaterne nærmere Camaroens resultater. Derefter udføres en CFD analyse på Audiens tilrettede geometri, hvor der igen noteres data for drag- og downforce, samt fordelingen på for- og bagakslen. Denne fremgangsmåde gentages indtil resultaterne vurderes tilfredsstillende. Resultaterne evalueres i samråd med repræsentanter for DTC, hvor designet til sidst fastfryses. Der udføres en lignende CFD analyse på Mercedesen, således at bilernes aerodynamiske egenskaber stemmer overens med hinanden.
CFD-analyserne er ikke en fuldt detaljeret simulering af virkeligheden, da bilerne kører med åbne vinduer, og der er huller til køling i fronten af bilen. Disse detaljer er ikke modelleret korrekt, for at holde detaljeniveauet på et niveau, hvor samarbejdet med designerne kører effektivt, samtidig med at resultaterne er tilstrækkeligt præcise. Løsningen blev at lave de samme antagelser på alle 3 biler, således at det udelukkende er en sammenligning af resultaterne fra de 3 biler, og ikke nødvendigvis en præcis simulering af virkeligheden.

Flowsimulering DTC racer

Flowsimulering DTC racer

Flowsimulering DTC racer

Udfordringerne i arbejdet med analyserne

Arbejdet vedrørende CFD analyserne involverede både tekniske og designmæssige udfordringer. I forhold til de løbende aerodynamiske ændringer af designet, er det vigtigt at det endelige design rent æstetisk ligger tæt op af de originale biler, og at designet kan godkendes af repræsentanter fra DTC. Derudover viste CFD analysen af Mercedesen, at den havde lav downforce og høj drag force sammenlignet med Camaroen. Der blev forsøgt med mange forskellige ændringer, men løsningen, som blev foreslået af repræsentanter fra DTC, blev en ”Gurney flap” på bagenden af Mercedesen, der øgede bilens downforce uden betydelig stigning i dragforce.

Efter at de nye designs er godkendt og låst, udarbejdes produktionsgrundlaget i 2D og 3D tegninger. Dette beskrives i næste artikel.

Læs om de andre faser i projektet:

Starten – DAVINCI træder ind i Dansk Motorsports kongeklasse
Fase 1 – De første skridt i DTC projektet
Fase 2 – Modellering af karroserier
Fase 4 – Produktionsgrundlag
Fase 5 – Produktion af første serie og samling