手持三维扫描增强了赛车的空气动力学性能

诸如Dallara F399 / 01之类的赛车是数十年来手持三维扫描增强了赛车的空气动力学性能进步的产物。电机，车架和材料都取得了长足进步，以便在提高性能的同时遵守赛车技术规范。实际上，多年来在赛车工程领域已经取得的重大突破使得似乎没有太多的改进空间。至少要花费大量的财务资源和时间。考虑到这一点，如果有人想在竞争中获得技术优势，可能有哪些选择？威尔士三一圣大卫大学（UWTSD）的工程学研究生John Hughes 提出了一个简单的答案：空气动力学。“每个细节，每获得一点收获，总比没有好。目前，与起步时相比，我们每小时的直线速度大约提高了10英里。只是通过空气动力学的发展。” 约翰说。

约翰一直在Dallara的前翼工作，这是他的硕士学位项目的一部分，他与另一位空气动力学专业的学生以及两位车主一起工作。他们的目标是让赛车发挥出更好的性能，目前正在英国短跑锦标赛中进行，这是在英国各地举办的享有盛誉的每赛季16项赛事。在两次活动之间，约翰和他的团队在斯旺西港口附近的大学汽车修理厂里工作的时间很小。

一段时间以来，该团队使用手动测量工具来获取F3的尺寸，但结果不仅费时，而且缺乏精度。他们自然得出结论，他们需要一种可靠的方法来更快地获得更好的测量结果。这就是3D扫描技术理念进入其视野的地方。最初，他们尝试了手持三维扫描来获得可以使用的CAD模型，但是它仍然不够精确。一旦他们了解了专业的3D扫描解决方案，便联系了英国的Artec 3D大使中央扫描，希望他们能够提供所需的结果。John看到使用3D扫描仪Artec Leo进行的初步扫描后，John知道他打了正确的电话。 “通过查看捕获的内容，与我之前看到的相比，细节量是首屈一指的。这真是令人难以置信，因为我以前见过的东西实际上已经产生了，”他说。

来自Central Scanning的 Nick Godfrey和Tom White 初步分析了手头的任务，并得出结论认为Artec Leo将是完成这项工作的最佳工具。“ Leo能够非常快地捕获大中型物体。它不需要事先做任何准备，扫描可以直接在现场完成。”尼克说。“扫描仪完全是自主的，这意味着没有连接电缆或计算机来限制您的移动。与任何其他手持三维扫描相比，我们几乎可以轻松捕获几乎所有内容。”

Leo配备了自己的电池，触摸屏，可实时显示扫描情况，并将数据保存在存储卡中，随后可将其传输到计算机。汤姆在UWTSD汽车修理厂扫描了达拉拉，不需要任何多余的装备。总而言之，整个汽车的扫描花费了不到2个小时。扫描数据在一天之内在Artec Studio上得到处理，几天后，便将完整的CAD模型发送给John。

重要的是要注意，在空气动力学领域，设计中的毫米变化可能会走很长一段路。Artec Leo拥有令人印象深刻的每秒300万点的数据捕获率，并在其屏幕上直接显示了实时3D处理。通过以最高精度对整个汽车的几何形状进行数字扫描，John可以在Ansys上运行更好的计算流体动力学（CFD）仿真，从最真实的3D模型中分析所有选项以微调汽车的空气动力学特性。

“我通常从尽量优化当前组件开始，而不改变单个组件的几何结构。例如，当前的前翼有多个元素，如襟翼和小翼。我将研究移动襟翼的位置是否能提高机翼的整体性能，”约翰解释说。“这一过程可能需要数月才能完成。然而，可以通过使用实验设计（DoE）软件来加快速度。一旦原始几何结构得到优化，我就可以继续通过研究CFD结果来开发原始几何结构。使用这种方法可以节省制造时间和成本，因为我正在尽可能多地维护原始前翼子板。”

经过分析和设计工作，经过改装的零件被送到了专门从事高性能运动的碳纤维制造商Fibre-Lyte。借助3D铣床，他们能够创建经济高效的一次性零件，如果需要更大的体积，则可以重复或按比例放大。

制造的零件已安装在赛车上，约翰已经开始注意到这种差异：“自从改装开始以来，我们已经看到直线速度和转弯速度有所提高。我创建了许多Bargeboard设计迭代，每个迭代都显示了性能改进。仿真结果显示了增强性能的良好前景。”