3D列印機

汽車與運輸

Donkervoort Automobielen BV
產業類別:汽車與運輸
公司產品:頂級手工跑車
使用產品:SolidWorks, SolidWorks Simulation Premium, SolidWorks Flow Simulation
Donkervoort利用SolidWorks Simulation提升高性能手工跑車的設計!
 
自從 Joop Donkervoort 在1978年創辦 Donkervoort Automobielen BV 以來,對品質、技術、造型和設計的完美追求一直在推動著這家跑車製造廠不斷地發展。讓全世界的駕駛愛好者們感到高興的是,Donkervoort 將優美的造型、超輕型的車身重量、高功率輸出和極大的道路追蹤靈活性結合在一起,生產出了性能表現可與賽車相媲美的跑車。

Donkervoort 的每輛車都是手工打造,該公司每年生產大約50輛汽車。據設計與工程部負責人Jordi Wiersma 介紹,Donkervoort 對製造完美跑車的追求越來越依賴於先進的設計和模擬工具。「我們擴大了可能性範疇,在增加馬力的同時保持了較輕的車重,這對於強化機動性而言非常重要。」Wiersma說道:「從本質上來說,我們創造的汽車擁有媲美一級方程式賽車的性能表現,但是保有了經典跑車的審美特徵。為了做到這一點,我們需要使用工程設計軟體來幫助我們快速和經濟高效地開發出可行性設計。」

直到最近,Donkervoort 使用 3D CAD 軟體來進行設計(先是使用IronCAD®,後來採用了SolidWorks®),並將其空氣動力學和結構模擬工作進行外包。跑車開發速度的加快促使工程設計人員開始尋求自身內部的模擬分析能力。Wiersma 解釋道:「在 D8 GTO (2011年推出)上,我們將 Audi 1.8 升渦輪四缸引擎換成了Audi 2.5 升渦輪五缸引擎,這讓我們的功率從270匹馬力躍升成400匹馬力,但是也將引擎的重量從125公斤增加到196公斤。為了抵消增加的這部分重量,我們必須對車輛重新進行設計,而且為了在預算內準時完成這一項任務,我們需要 CFD(計算流體力學)和先進的結構模擬工具。」

在對 CFD分析軟體(包括 SolidWorks Flow Simulation和FLUENT®)和非線性結構模擬系統(包括SolidWorks Simulation Premium和ANSYS®)進行評估之後,Donkervoort選擇了SolidWorks Simulation工具。「我們之所以選擇SolidWorks Simulation是因為它在單一設計環境下提供了我們所需要的所有功能。」Wiersma回憶道,「CAD整合是必須的,我們曾經與那些使用其他分析工具的外聘顧問合作過。將分析結果合併到我們的CAD系統中通常要比將這些結果應用到我們的設計上花費更多的時間。在單一環境下工作使我們能夠在設計的同時以更高的效率使用模擬分析功能,並能將這些分析結果實際應用到我們的設計方案上。」

最佳化進氣歧管
Donkervoort使用SolidWorks Flow Simulation處理的首批項目包括對汽車的進氣歧管和引擎各處的氣流進行最佳化。Wiersma評論道:「進氣歧管項目最為有趣,透過流體模擬,我們在進氣歧管中找出了一個壓力累積的問題。該問題阻止空氣均勻進入每個汽缸,進而導致怠速不穩。」

「透過將表面設計成球形而不是扁平形狀,我們實現了所有汽缸的氣流自給,並且提高了性能。」Wiersa補充說道,「我們還觀察了引擎各處的空氣流動情況,並根據結果進行了一些修改。在軟體中處理這些問題的好處在於我們減少了與原型相關的時間和成本。利用SolidWorks Simulation工具,我們將所需製作的原型數量削減了一半。」

解決開放式輪胎的空氣動力學難題
採用開放式輪胎是Donkervoort汽車的特徵之一,即輪胎安裝在車體的外部,像賽車一樣。這有助於汽車保持超輕型的重量和實現急轉彎。但是,它也會產生附加的阻力,因而造成空氣動力學難題。

「開放式輪胎的旋轉會擾亂氣流。我們使用SolidWorks Flow Simulation對擋泥板和輪胎之間的間距進行了最佳化,進而降低了阻力。我們還給D8 GT雙門小汽車的後擋泥板增加了側翼,以便使氣流發生轉向,並將側翼安裝在D8 GTO的車身底板/擴散器中,以便增加向下壓力。」

利用創新型混合式底盤控制車身重量
D8 GTO最大的難題在於要使車身的重量保持在將近700公斤,而單是它的加大型引擎就使車身重量比以前的650公斤型號增加了70公斤。「問題是不只引擎的重量增加了,馬力的提升要求結構加固,雪球效應將會使重量增加。在這種情況下,我們需要使用模擬工具來幫助我們增加汽車的複雜度。」

Donkervoort的工程師發明了一種混合式碳纖維鋼管底盤,可以在增加強度的同時最大限度地減少重量。利用SolidWorks Simulation Premium軟體,該公司在這種創新型鋼鐵/複合材料底盤上執行了非線性測力、剛度、碰撞和沖擊試驗。Donkervoort還透過改裝「前端輔助驅動」、進氣歧管和離合器/飛輪總成減輕了引擎重量。「汽車行業競爭非常激烈,我們需要使用SolidWorks Simulation這樣的尖端技術和高科技材料來持續獲得成功。」Wiersma說道。
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