小型競賽車風阻之實驗與數值探討及設計改進

Experimental and Numerical Investigation on Drag: Design Improvement for Go-Karts

本研究以風洞實驗與計算流體力學數值模擬之方法，探討小型競賽車輛外流場之空氣動力特性。藉由流場與壓力分布，了解主要造成風阻之因素，並藉以改善原型車減低風阻之設計。將實際含人偶的小型競賽車以1:8 的比例做成縮小模型置於風洞中測試，同時利用計算流體力學軟體對模型在風洞測試中相同的情形做數值模擬，藉由風洞量測的風阻數據來選擇適切的數值計算紊流模型。並由數值模擬在高於風洞可量測雷諾數之實用範圍的延伸，比較市售小型競賽車與本研究新設計原型車之空氣動力特性。 實驗與數值模擬結果顯示，數值計算採用k − ω 紊流模型所得結果與風洞實驗數據最相吻合，而k − ε 模型也有合理的吻合度。利用k − ω 紊流模型做高雷諾數之延伸，由數值計算結果提出風阻係數曲線。模擬結果顯示前擋板與前整流罩的外型對風阻的影響最大，對整車外型作減低風阻之設計後，本研究新設計原型車之風阻比市售小型競賽車有明顯的降低。