Tokai Formula Club ご支援のお願い - CD

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
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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
5
Tokai Formula
Club Club
Tokai Formula
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
総合優秀賞受賞
関東 1位 TFC歴代2位
日本自動車工業会会長賞受賞
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6
Formula SAE Australasia
（オーストラリア大会）
結果報告
7
Tokai Formula
Club Club
Tokai Formula
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
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競技中に部品が破損
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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
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10
第3者からの評価
スポンサー数
昨年度：41社
今年度：66社
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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
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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
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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
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STAR CCM+を用いた解析事例
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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
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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
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ドラッグを無視

アクセラレーション競技で比較
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タイヤ性能に余力
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空力的に設計自由度がある
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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
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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)
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
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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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)
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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
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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
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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
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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
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評価

流線
→狙ったところに空気を誘導できているか否か
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評価

渦分布
→狙ったところに渦を誘導できているか否か
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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
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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
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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
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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
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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
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Thank
For Listening
TokaiYou
Formula
Club 49

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