Dissertação
{pt_PT=Multidisciplinary Design Analysis and Optimisation of Rear Wings for Sports Cars} {} EVALUATED
{pt=A presente dissertação apresenta uma optimização aero-structural de designs de asas traseiras invertidaspara minimizar a resistência aerodinâmica e a massa estrutural. Dado que estes dispositivostêm uma elevada influência na performance de veículos, de modo a obter designs óptimos eficázes e seguros, a multifísica envolvida foi assegurada através da interacção fluido-estrutura. O principal objectivo foi desenvolver a implementação de uma metodologia para o design de dispositivos aerodinâmicos automóveis óptimos. Dois casos de estudo foram considerados: uma estratégia de design convencional utilizada em aplicações automóveis gerais e desportivas; e um design proposto, onde a superfície de conexão entre as placas laterais e os suportes verticais é utilizada para gerar sustentação negativa adicional. Para assegurar a sinergia multidisciplinar e obter soluções fidedignas, um software de engenharia assistida por computador foi utilizado (ANSYS Workbench 14.5). O projecto foi dividido em três partes: as configurações dos diferentes modelos numéricos, os estudos paramétricos aerodinâmicos e estruturais (focados nos efeitos das variáveis de projecto) e as optimizações aerodinâmicas e estruturais (focadas nas variáveis de maior impacto) para obter designs óptimos. A partir dos estudos realizados nesta dissertação, uma plataforma de design análise e optimização multidisciplinar foi desenvolvida para o design preliminar de asas traseiras invertidas, o qual pode ser também aplicado a quaisquer outros dispositivos aerodinâmicos automóveis. Geração da malha e a modelação da turbulência são aspectos importantes no que respeita a qualidade e precisão das soluções numéricas e para problemas com deformações pequenas, usando uma estratégia one-way de interacção fluido-estrutura tem vantages computacionais significativas. , en=This thesis covers aero-structural optimisation of rear wing designs to minimise aerodynamic drag and structural mass. These structures highly influence the performance of vehicles, and in order to achieve effective and safe optimal designs, the multiphysics involved was considered by means of fluid-structure interaction (FSI). The objective was to fold the implementation of a process for optimal automotive aerodynamic devices design. To solve the aero-structural optimisation problem, a multidisciplinary design analysis and optimisation (MDAO) framework was applied. Two study cases were considered: a traditional rear wing design strategy used in automotive and motorsport applications; and a proposed design, where the surface connection between the endplates and vertical supports is used to create additional downforce. Concerning the multidisciplinary synergy to obtain feasible solutions, a Computer Aided Engineering (CAE) software was used (ANSYS Workbench 14.5). The project was divided into three parts: the numerical models settings, the aerodynamic and structural parametric studies (focused on the effects of the design variables), and aerodynamic and structural optimisation problems (focused on the most impacting variables) to obtain optimal designs. From the studies performed in this thesis, a MDAO process for optimal preliminary design was developed for rear wings, but it can also be applied to any other automotive aerodynamic devices. Mesh and turbulence modelling strategy proved to be very important regarding the accuracy of the numerical solutions and for problems with small deformations, a one-way FSI coupling technique has significant computational advantages. }
junho 22, 2016, 15:0
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