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利用 SOLIDWORKS 开发创造世界记录的人力车
发表时间:2020-6-17 10:04:14 浏览次数:

在两年半的时间内便跨越了 15 年的开发历程
通过减少原型数降低开发成本
改进整流装置外壳的空气动力性能
帮助创造人力车行驶距离的世界记录

MountainWave Design 凭借自身在空气动力系统方面的专长提供设计、咨询和产品开发服务。创始人 Ben Eadie 在开发飞行器结构时曾经使用过各种 CAD 软件包,其中包括AutoCAD®、Autodesk    Inventor®、CATIA®、Mechanical    Desktop®、Pro/ENGINEER® 和 SolidWorks® 软件。Eadie 在 2005 年创立 MountainWave Design 时,他对各种不同系统的使用经验让他非常轻松地选择 3D CAD 软件包。

“我最早使用SolidWorks 软件是在1999,此后不久我就对它爱不释手了,”Eadie 回忆说。“尝试不同的 CAD 软件包是我的一个爱好,因此大多数 CAD 软件我都玩过。 SolidWorks 软件之所以脱颖而出,乃是因为我学习使用它的时间比学习其他任何CAD 软件包都快上 10 倍。既然 SolidWorks 软件已经成为我的首选工具,加上它在功能、集成性和性价比方面都有最出色的表现,我选择用它来满足我的设计咨询公司的需求自然也是情理之中的事了。”

Eadie 选择了SolidWorks Premium CAD软件,这是因为该软件易于使用,具备建模功能并直接集成 SolidWorks Simulation 和 SolidWorks Flow Simulation 分析软件。“SolidWorks 不仅直观易用,还有非常强大的功能,”Eadie 补充说。“它与 SolidWorks 分析工具的集成让 MountainWave Design 从容应对任何与空气动力学设计有关的项目。”

像鱼一样的流体动力外形

在创立 MountainWave Design 之后不久,Eadie 听说 Greg Kolodziejzyk 正在试图打破人力车行驶距离记录。双方就 Kolodziejzyk 自行设计的卧式自行车 Critical Power 进行了会谈。Eadie 建议,但它未能妥善地解决几个关键的工程原理问题。

Kolodziejzyk 于是聘请 MountainWave Design 为他自制的自行车开发一套合乎空气动力学的车身。在对现有的几套人力车设计进行评估之后,Eadie 使用了 SolidWorks 软件(结合使用SolidWorks Flow Simulation 计算流体动力学(CFD) 和SolidWorks Simulation 结构分析软件)来开发一系列旨在优化车身空气动力性能的设计迭代。最终采用了子弹头式的形体设计,其光滑流线型的外形看上去就像快速游动的鱼。

“形体设计越来越像鱼时,我知道我走对了方向,”Eadie补充说。“自然选择这种几何形体的原因是:这种形状在流体介质(对于鱼,流体介质是水,而对于山地车, 流体介质则是空气)中的移动比任何其他形状更顺畅。”

虚拟风洞压缩了时间和成本

MountainWave Design 跨越 15 年的人力车开发历程,推出一款革命性的全新设计, 该设计呈锥形结构,而车尾则是薄薄的楔子状。Eadie 是通过使用 SolidWorks Flow Simulation 和SolidWorks Simulation 软件模拟天价的风洞测试环境才得以完成这个里程碑式的设计。

Eadie 通过校准 SolidWorks Flow Simulation 的各种设置(包括紊流、相对密度、错误率和实体交互单元)来优化该车的空气动力性能。像鱼一样的形状可以分离空气,从而以最小的紊流和阻力重新装配车体。这样,骑车人维持 50 千米/小时的速度就像骑普通山地车时维持 20 千米/小时的速度一样轻松。Eadie 使用 SolidWorks Simulation 结构分析软件来确定外壳设计中不同零件所需的碳纤维量。

“这款自行车的成本是 52000 美元,依靠无需建造原型即可优化设计的功能,我们得以降低成本,”他解释说。“我无法形容SolidWorks 软件对此项开发工作发挥的重要作用。我们能够跳过 15 年的开发历程,在短短的两年半的时间中就成功开发了全新的方法,这一切都得归功于这些工具。我们能够取得这样的成绩,98% 以上与准确无误的计算相关。”


打破世界记录

在 2005 年下半年折戟于阿拉巴马州之后,2006年7月19日,Kolodziejzyk 在加利福尼亚尤里卡的一个赛道上驾驶着他的 Critical Power 以 24 小时内行驶 650.5 英里的成绩打破了人力车日行驶距离的世界记录。在第一次由于车链脱链和转向臂断裂铩羽而归之后,Eadie 利用 SolidWorks 软件对其车尾进行了一番调整并重新设计了车身上的车头保护罩,之后 Kolodziejzyk 便进行了创造世界记录的骑行表演。

“尽管我们的整流装置设计在空气动力性能方面遥遥领先于其他人力车,但能获得这样优异的成绩主要还得归功于Greg Kolodziejzyk 本人及其永不言弃的决心,”Eadie 说。“我只是追随车手的车迷。Greg 堪称集注意力、判断力和意志力于一身的绝顶天才。”


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