مسابقه موتوراسپرت پورشه به سمت الکتریکی شدن با شبیه سازی

در دنیای مسابقات انرژی پاک، عملکرد خودروی مسابقه‌ای Porsche 99X Gen 3 پیامی قوی ارسال می‌کند. می تواند به سرعت بیش از 320 کیلومتر در ساعت (200 مایل در ساعت) برسد و در کمتر از 2.8 ثانیه از صفر به 60 برسد و 99X Gen 3 را به یکی از سریع ترین ماشین های مسابقه ای تبدیل کند که تا به حال در مسابقات جهانی ABB FIA Formula E به پیست رفته است. برای ماشین های برقی

در آخرین قسمت از مجموعه مستند آنلاین Ansys “Driven by Simulation” خواهید دید که چگونه شبیه سازی بخش مهمی از بهینه سازی پیشرانه الکتریکی برای تیم TAG Heuer Porsche Formula E در مسابقات ABB FIA Formula E است. همچنین خواهید دید که چگونه Formula Student Team UGRacing با کمک اندکی از Ansys فرصت های آموزشی ایجاد می کند که مستقیماً مهندسین خودرو و راه حل های آینده را شکل می دهد.

شتاب صفر تا صفر کربن با Ansys

تا به امروز، فرمول E تنها سری مسابقات جهانی تمام الکتریکی است که با قوانین مشارکت بسیار منحصر به فرد و سطح بسیار بالایی از نوآوری مشخص می شود. مسابقه تک نفره فقط در یک روز انجام می شود، از تمرین رایگان تا مسابقات مقدماتی تا مسابقه واقعی.

همه خودروهایی که به این سری می‌پیوندند از یک شاسی و باتری Gen 3 استفاده می‌کنند. همچنین لاستیک‌های قابل بازیافتی وجود دارد که بدون توجه به شرایط، کل مسابقه را تقریباً 45 دقیقه بدون یک پیت استاپ دوام می‌آورند. با این حال، برای استفاده کارآمدتر از نیروی باتری EV در دسترس، اغلب به تنظیم بیشتر نیروگاه الکتریکی نیاز است.

در ABB FIA Formula E، که در آن افزایش به معنای واقعی کلمه در میلی ثانیه اندازه گیری می شود، هر کیلووات ساعت نیروی باقی مانده از باتری ارزشمند است. با خروجی های 300 کیلووات (408 اسب بخار) در حالت مسابقه، در نظر گرفتن این قدرت بسیار مهم است و مدیریت انرژی یک استراتژی مهم برای پورشه موتور اسپورت در طول مسابقه ای است که با بهینه سازی پیشرانه الکتریکی آغاز می شود.

تیم فرمول E TAG Heuer Porsche برای تجزیه و تحلیل سریع عملکرد اجزای پیشرانه الکتریکی و به دست آوردن بینشی در مورد مکانیسم‌هایی که بر کارایی تأثیر می‌گذارند، به شبیه‌سازی متکی است. به عنوان مثال، برای تحقق بخشیدن به پیشرفت‌ها در یک محیط با راندمان بسیار بالا، تیم از نرم‌افزار شبیه‌سازی میدان الکترومغناطیسی فرکانس پایین Ansys Maxwell و نرم‌افزار شبیه‌سازی Ansys Twin Builder برای شناسایی و بهینه‌سازی کوچک‌ترین جزئیات در پیشرانه استفاده می‌کند.

برای بهینه سازی پیشرانه، مهندسان پورشه موتور اسپورت به جای شروع از صفر، کارایی 90 درصدی را شروع می کنند. در طول تجزیه و تحلیل، اثرات جزئی برنامه ریزی نشده ممکن است ایجاد شود که در نهایت نیاز به توجه دارد. گاهی اوقات یک جزئیات کوچک تبدیل به یک تغییر کوچک می شود که نمی توان آن را نادیده گرفت. مدل‌های تحلیلی دقیق و ساده‌شده حاصل از شبیه‌سازی را می‌توان برای رسیدگی به این تغییرات و دریافت بهترین نتایج ترکیب کرد.

Ansys، Porsche Motorsport و فصل بعدی در توسعه خودروهای الکتریکی

درک افزایش بهره وری که می تواند منجر به پیروزی بر حسب کیلووات ساعت شود، نیازمند تلاش های دقیق اندازه گیری شده برای توسعه، آزمایش، تجزیه و تحلیل و سپس بهینه سازی عملکرد پیشرانه است. اما مزیت بزرگ مشارکت پورشه موتور اسپورت با Ansys فقط برنده شدن نیست. هنگامی که تمام داده های شبیه سازی از کل فصل به طور دقیق به اشتراک گذاشته شد و سپس توسط مهندسان پورشه موتور اسپورت در برنامه های مختلف خودروهای الکتریکی ادغام شد، توسعه EV در کل مجموعه محصولات این خودروساز را تسریع می بخشد.

ما در مسیرهای مسابقه دائمی مسابقه می دهیم، در شهرها مسابقه می دهیم و در قاره های مختلف در آب و هوای مختلف مسابقه می دهیم. منگونی می‌گوید: «شما باید خود را تطبیق دهید و باید در همه جا تطبیق دهید، زیرا در نهایت ما می‌خواهیم تا جایی که ممکن است برنده شویم و برنده شویم.» و اکنون وقتی به خودروی جاده‌ای مانند پورشه تایکان نگاه می‌کنم، مطمئناً یک پورشه است. این یک ماشین اسپرت است. من عملکرد پورشه ام را می خواهم، اما محدوده رانندگی خاصی هم می خواهم. و اگر دانشی را که از مسیر مسابقه در مورد چگونگی دستیابی به این کارایی خاص به دست آورده‌ایم، داشته باشیم، می‌توانیم از آن برای توسعه یک پیشرانه موفق در خیابان استفاده کنیم.»

در مسیر چیزی جدید با UGRacing

تیم های مسابقه فرمول E و سپس تیم های مسابقه دانشجویی فرمول وجود دارند. اعضای تیم UGRacing دانشگاه گلاسکو، قبل از مسابقه اتومبیلرانی دانشجویی فرمولا، مشغول چرخش خود بر روی یک خودروی تک‌نفره برقی بوده‌اند. UGRacing به‌عنوان ذینفع از مشارکت تیم دانشجویی Ansys، تمام نرم‌افزار، منابع و پشتیبانی رایگانی را که برای حفظ مزیت رقابتی در طول توسعه نیاز دارد، دریافت می‌کند.

جولی بونر، رئیس تیم UGRacing می‌گوید: «شبیه‌سازی به ما امکان می‌دهد به صورت تکراری طراحی کنیم». “Ansys در یکی از شعبه های EV در تیم ما استفاده می شود. صادقانه بگویم، به عنوان یک خودروی الکتریکی سال اول، ما باید مطمئن شویم که کارها را با خیال راحت انجام می دهیم. ما دانش زیادی نداریم. قادر به شبیه سازی هستیم. همه چیز ما را از بلایای بزرگ نجات می دهد.”

UGRacing در سه رده بندی رقابت می کند: کلاس مفهومی، کلاس فرمول دانشجویی و کلاس بدون راننده. تمام مطالعات در طول کل تحصیلات دانشگاه تکمیل می شود. طی چند سال آینده، این تیم با کمک نرم افزار Ansys روی یک ماشین مسابقه ای خودمختار کار خواهد کرد تا برای فصل 2026 آماده شود، زمانی که امیدوار است در سه رتبه برتر به پایان برسد.

جوزف اوگرانه، مهندس نرم‌افزار اصلی UGRacing می‌گوید: «ما با سیستم‌های ادراک شروع می‌کنیم، به حسگرها نگاه می‌کنیم و سعی می‌کنیم اطلاعاتی در مورد مسیر جمع‌آوری کنیم. “سپس ما باید راهی پیدا کنیم و تصمیم بگیریم که با چه سرعتی می خواهیم مسابقه دهیم. و در عین حال، ما سعی می کنیم تا حد امکان داده های حسگر را جمع آوری کنیم تا یک تخمین جهانی از آنچه در حال وقوع است به دست آوریم. ما نرم افزارهای مختلف زیادی داریم. تیم‌ها، و همه ما در مورد این مسابقه خودمختار هستیم “ما با هم به مشکل کمک می کنیم.”

بدون شک اولین های زیادی در سطح دانشگاه وجود دارد. هر سال از دانش‌آموزان خواسته می‌شود تا قبل از مسابقه یک طرح کاملاً جدید خودرو ارائه دهند. در این فرآیند، آنها با استفاده از طیف وسیعی از ابزارها و حل‌کننده‌های Ansys برای مقابله با چالش‌های جدید در دینامیک خودروهای حرارتی، سیال و مکانیکی در یک محیط تیمی، تجربه ارزشمندی به دست می‌آورند.

توانایی شبیه‌سازی چیزها به ما در مورد خودرویمان در مورد رقابت دانش می‌دهد، ما می‌توانیم انتخاب‌های طراحی خود را بدون نیاز به صرف سه برابر هزینه‌ای که برای ساخت یک ماشین صرف می‌کنیم، توجیه کنیم تا بتوانیم به صورت فیزیکی مالک آن باشیم. همه چیز را تست کرد به همین دلیل است که برای فرآیند طراحی ما کاملاً ضروری است.»

همه دانش‌آموزان باید به‌عنوان یک تیم با یکدیگر همکاری کنند تا بودجه‌ها و برنامه‌ها را تعیین کنند، همچنین طرح‌های اصلی خودرو را ایجاد، آزمایش و تکرار کنند. همراه با ایده‌های جدید، این نوعی تجربه عملی است که سازندگان خودرو به دنبال آن هستند، و این یک راه عالی برای شروع حرفه مهندسی پس از فارغ‌التحصیلی دانشجویان است.

این یک Wrap است

وقت آن است که پرچم شطرنجی را در “Simulation Driving” پایین بیاوریم. قسمت 10 پایان مجموعه مستند آنلاین ما است که به این موضوع اختصاص دارد که چگونه شبیه سازی نحوه حرکت ما در خیابان، خارج از جاده یا مسیر را تغییر می دهد. از اینکه در این سفر دیوانه کننده با ما همراه بودید سپاسگزاریم. اگر قبلاً این کار را نکرده‌اید، مطمئن شوید که بقیه قسمت‌هایی را که شامل نوآوران ورزش موتوری Oracle Red Bull Racing، فراری، Honda Racing USA و NASCAR هستند، تماشا کنید.

هم اکنون اپیزود را تماشا کنید