MotoGP技术｜下洗导管的计算机模拟证实了其产生的下压力 📊

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根据雅马哈提交的关于下洗风道的专利申请，这些风道的作用仅仅是改善冷却效果，主要是改善油冷器的冷却效果，但 自2024年以来， YZR -M1赛车的整流罩底部就没有热空气出口了，而这些装置却是在那一年出现在车身侧面的……

由于如今所有 MotoGP 赛车都配备了这些有缺陷的进气管道，有时甚至成对使用，因此使用这些缺陷进气管道还有另一个原因。而要了解它们的影响，唯一的办法就是在计算流体动力学软件中进行模拟。来自巴塞罗那西北部特拉萨市加泰罗尼亚理工大学流体力学系的Borja González-Arcos和 Pedro Javier Gamez-Montero
正是这样做的。更棒的是，他们还将研究成果以一篇长达 32 页、图文并茂的文档的形式在线 发表！

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对于不想阅读全文的人，以下是他们研究的简要概述。

“近年来，空气动力学附件的引入及其在MotoGP摩托车上的性能研究呈指数级增长。2016年，随着单电子控制单元的引入，人们开始探索独立于车载电子设备的下压力产生方法。自那时起，MotoGP摩托车的整流罩上出现了各种各样的扰流板、尾翼和导流板。”

杜卡迪最新的重大创新是将导流板集成到整流罩的前部和下方。本研究旨在通过解答与导流板在直线和弯道中的功能和空气动力学优势相关的研究问题，来检验关于导流板性能的两个假设📊

·在初步阶段，我们对 MotoGP 摩托车进行了视觉研究，随后根据2022 年 FIM 规则，为摩托车和导流板设计了特定的 3D CAD 模型。

·之后，我们使用 OpenFOAM 软件进行了空气动力学分析的数值模拟。

·最后，我们应用田口方法作为一种高效的模拟策略，以限制几何参数的组合，缩小解空间，优化模拟次数，并对结果进行统计分析。

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导流板的空气动力学性能高度依赖于摩托车直线行驶时的来流情况。

结果表明，所有配备导流板的倾斜摩托车车型，无论其几何形状如何，都能获得空气动力学优势，因为该装置能在阻力系数增加极小的情况下产生下压力。在转弯时，集成在导流板中的分流器通过将气流导向弯道外侧，减少了车轮旋转对扩散器效应的不利影响，从而产生额外的下压力。

再加上作者的结论，我们就能理解为什么雅马哈如今仍然使用它们……即使附近没有热风出口！

“本研究旨在表征 MotoGP 摩托车上气流导向器的空气动力学性能，其研究目标已经实现。杜卡迪是 MotoGP 赛道上首家采用此类导向器的制造商，其使用的导向器尺寸大于竞争对手。杜卡迪的整流罩设计有多项特点，使其能够在不违反 FIM 规则或造成可靠性问题的情况下安装这些导向器，例如：窄整流罩、缩小散热器进气口以及圆润的下整流罩。”

本研究生成的特定CAD模型证实了最初的假设，表明在摩托车下部直线行驶时形成涡流的能力至关重要，因为它可以改变前轮的尾流方向。然而，仅在一个模型上观察到了预期的空气动力学性能提升，即阻力和升力的降低。直线行驶的模型还表明，车轮旋转对空气动力学性能有显著影响，尤其是在产生下压力方面。因此，当几何形状处于直线位置时，导流板的空气动力学性能对来流类型高度敏感。

倾斜模型显示，与参考模型相比，导流板在增加下压力方面具有空气动力学优势，从而降低了升力系数（Cl）。

这证实了这些附件的主要功能是在弯道中产生下压力的假设。

与直线模型不同，当摩托车倾斜时，车轮旋转对空气动力学性能的影响更易于预测，尤其是在下压力产生方面：在所有情况下，车轮旋转都会略微降低附件提供的空气动力学优势。这是因为影响附件“内侧”（即倾斜入弯的一侧）的气流受到的扰动较小，因此性能的显著变化也较小。

空气动力学分析得到了田口方法统计结果的支持，该方法能够识别出最重要的控制因素及其相关的几何形状。此外，空气动力学研究中表现突出的模型与统计分析中获得的最优组合相吻合。

最后，需要强调的是，这只是基于田口方法的导流板气动分析实验设计的初步尝试；因此，结果尚属初步。未来的工作建议扩展矩阵（增加模拟次数）以及与导流板和倾斜位置相关的因素的水平数（最多三级），因为这些因素已被证明影响最大。此外，湍流模型和模拟设置的参数可以作为噪声因子引入OpenFOAM® 7中。

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