Většina studentských projektů je zaměřena pouze na dílčí technické řešení nějakého problému. Popisovaný projekt se snaží propojit jednotlivé fáze řešení designu automobilu od jeho prvního návrhu až po změny po měření a výpočtech a další navazující práce.
Studentský tým tvoří dva žáci třetího ročníku studijního oboru Strojírenství David Nečas a Radim Kubík na VOŠ a SPŠ ve Žďáře nad Sázavou. První návrh automobilu byl vypracován absolventem naší školy Matoušem Oubrechtem v produktu CATIA V5.
Finální model auta po optimalizaci geometrie v aerodynamickém tunelu (formát STL)
Studenti tento návrh zaslali do soutěže firmy STRATASYS do USA. Soutěž s názvem reDesign spočívá v zaslání elektronického modelu ve formátu STL, který firma vytiskne na 3D tiskárně.
Původní výstup z 3D tiskárny v podobě ABS modelu vytvořeného z CAD dat
Tím se získá model z ABS plastu. Velikost modelu byla omezena jeho největším rozměrem na 150 mm. Na základě tohoto modelu má tým udělat změny a opět zaslat elektronická data modelu do soutěže. Tato soutěž má tedy propagovat prospěšnost 3D tiskáren při výrobě prototypů.
Model s finální povrchovou úpravou
Uzávěrka soutěže byla 31.12.2005, a tak bylo zřejmé, že studenti model z ABS neobdrží včas. Proto jsme zadali 3D tisk do firmy MCAE Brno, kde nám byl model ochotně vyroben. Před tímto tiskem bylo dohodnuto měření v aerodynamickém tunelu Výzkumného zkušebního a leteckého ústavu v Praze. Zde v laboratoři nízkých rychlostí byla provedena vizualizace proudění vzduchu okolo modelu. Vizualizace se provedla kouřem a héliovými bublinkami.
Výsledná vizualizace proudění vzduchu
Proudění kouře se také zviditelnilo v některých rovinách laserovým nožem. Na základě tohoto měření se na modelu provedly změny a konečný elektronický model se opět zaslal do soutěže (model z USA přišel poštou až 6.1.2006). Nyní studenti čekají na výsledky soutěže. Popsané činnosti ilustrují připojené obrázky.
Zviditejnění proudění vzduchu v rovinách pomocí laserového nože
Bez ohledu na výsledky soutěže reDesign budou studenti pokračovat v práci následujícími aktivitami:
- Je dohodnuto měření sil a momentů v aerodynamickém tunelu na Fakultě strojního inženýrství ČVUT Praha (Ústav mechaniky tekutin a energetických strojů).
- K uvedenému měření bude třeba vyrobit model cca 4x větší, tedy o délce 600 mm. Nyní je v jednání výroba tohoto modelu ve spolupráci s a.s. ŽĎAS Žďár nad Sázavou.
- Po naměření čelního odporu provedou studenti výpočet koeficientu Cx a následně výpočet aerodynamického odporu skutečného automobilu včetně výkonu motoru. Při výpočtech se studenti seznámí se zákonitostmi modelování a teorie podobnosti.
- Škola vlastní program COMSOL (dříve FEMLAB) pro výpočty metodou konečných prvků (MKP, FEM). Program umožňuje simulaci proudění, proto bude využit pro vizualizaci proudění vzduchu okolo automobilu. Výpočet provedeme jak ve 2D, tak i pro 3D model. Zřejmě bude možné provést nejen vizualizaci proudění (proudnice), ale také výpočet čelního odporu. Tím se provede srovnání s uvedenými měřeními v aerodynamickém tunelu.
- Studenti provedou návrh školního aerodynamického tunelu včetně jeho simulace v COMSOLu. Simulaci bude zaměřena zejména na proudění vzduchu vzhledem k jeho turbulenci.
- Školní aerodynamický tunel bude navržen do výroby a vyroben včetně různých modelů a návrhů úloh pro měření proudění vzduchu.
Je zřejmé, že studenty čeká ještě mnoho práce, o jednotlivých etapách celého projektu budeme informovat v dalších článcích.
|