суббота, 23 января 2010 г.

Статьи: Компьютерное моделирование в формуле 1 на примере Red Bull Racing

Прошлый год был очень удачным для Red Bull Racing. Они до последнего боролись за чемпионский титул. Сумели подавить тотальное преимущество Brawn GP и построить самую быструю машину. Как им удалось это сделать по ходу сезона при отсутствии тестов? Используя новейшие компьютерные разработки в области проектирования гоночной техники.
Технический консультант Red Bull Racing Стив Неви раскрыл некоторые аспекты проектирования и развития автомобиля и роли компьютерного моделирования в них.


Red Bull использует программное обеспечение фирмы MSC.Software и их продукт MD Nastran. В работе с этой системой используется линейная и нелинейная статистика, частота вибраций и воздействие на динамику того или иного узла. Особое значение имеет функциональный анализ композитных материалов, использующихся в большинстве элементов шасси и структурных компонентах современного болида. Важнейшей частью работы является моделирование и оптимизация динамического поведения механических узлов в таких системах как подвеска и рулевой механизм. Для выполнения этих задач используется программа MD Adams.

Процесс проектирования начинается с досконального изучения правил FIA на следующий сезон. От того насколько команда сможет разобраться в хитросплетениях регламента зависит ее конкурентоспособность в предстоящем чемпионате. Ярким примером этого может служить двойной диффузор, появившийся на машинах Brawn GP, Toyota и Williams в начале сезона 2009 года. Разглядев лазейку в правилах, эти команды добились значительного преимущества в начале сезона. Хотя отдельные узлы болида могут сыграть решающую роль, проектирование конкурентоспособной машины подразумевает оптимизацию механических, аэродинамических и структурных составляющих. И все это должно происходить в очень быстром темпе. Иначе команда рискует отстать от конкурентов.

Разработка шасси начинается вокруг главного элемента каждого автомобиля – двигателя. Red Bull использует алюминиевый 2,4 литровый V8 от Renault. Технические характеристики двигателя влияют на аэродинамические компоненты, систему охлаждения и распределения веса. Отталкиваясь от характеристик двигателя проектируются практически все узлы автомобиля.

После окончания исследовательской работы разрабатывается 3D модель будущего болида. Для этого используется программа Suite NX от Seimens PLM Software. Оттуда геометрия передается в программу CAE, для создания имитационной модели. Где симулируется множество разнообразных ситуаций на трассе и реакции разных узлов автомобиля на них.

Red Bull использует компьютеры HP и IBM. Работа с виртуальной моделью болида требует больших вычислительных затрат. Поэтому используется кластер IBM Blade. Это система включает в себя несколько тысяч процессоров AMD (в обычном компьютере их максимум четыре).

После завершения этого этапа начинается подбор регулировок для разных трасс и погодных условий. Собранные данные используются в реальном времени и по их результатам вносятся изменения в имитационную модель.

Технологии моделирования не стоят на месте. Сейчас поле битвы инженеров переходит с тестовых трасс и аэродинамических труб в их виртуальные аналоги.

1 комментарий: