北美之鹰”(NAE)是一辆从喷气式战斗机改装而成的超级汽车,它的设计初衷是为了将其打造成世界上最快的陆地车辆,以打破陆地速度世界记录为目标。为了实现这个目标,经过谨慎的比较和研究,“北美之鹰”工作小组的工程师、科学家和空气动力学家们决定将ThinkStation作为一个设计、监控和数据采集的中继站,并以虚拟团队的方式一起工作。
1996年,当Ed Shadle先生从IBM退休后,他建立了“北美之鹰”(NAE)工作小组,致力于打造世界上最快的陆地车辆,以打破陆地速度的世界记录为目标。当时陆地车辆的世界最快记录为763mph,由英国人保持。为了打破纪录,“北美之鹰”的设计团队选择对星际喷气式战机的机身进行改进,并添加了拥有艺术品专利的车轮和刹车系统,将其变成了一辆陆地超级汽车,“北美之鹰”就此诞生。
为了设计、制作这辆汽车,也为了更好的监督整个项目,成功实现打破纪录的重大目标,“北美之鹰”团队引入了联想ThinkStation工作站,并把它作为一个设计、监控和数据采集的中继站。Shadle先生说,随着团队愈来愈接近世界记录,他们对硬件、软件的要求也在不断提高,但是ThinkStation一直保持着稳定的性能,并发挥了关键作用。
联想ThinkStation S20&D20工作站通过搭建NVIDIA?(英伟达?) Tesla? C1060 GPU可额外提供相当于240个内核同时并发的万亿次数学处理能力,让专业用户都能拥有自己的“个人超级计算机”——其计算能力可与集群比肩,而价格却仅为集群的百分之一。
在联想ThinkStation工作站强大性能的支持下,“北美之鹰”的工程师们在ThinkStation上安装了Geomagic Studio、Verisurf,Dassault Systmes(CATIA)and Adobe?等软件,并在Microsoft Windows Vista? 64位操作系统下,建立了一个快速流程模型。
摆在Ed Shadle、合伙人Keith Zhangi和他们团队面前的挑战来自四个方面:必须保证车辆与地面的动力交换速度Mach 1不变;车辆的形状对于稳定性而言至关重要;刹车系统必须与高速降落伞协调运作,而降落伞的展开速度为850mph;在车辆加速的时候,方向盘与悬挂系统必须足够有力、足够稳定。
而ThinkStatoin在以下几个方面均表现出色,在推动创新,帮助“北美之鹰”成功实现梦想的过程中功不可没。
通过实况分析改进设计,增强高速行驶下的稳定性
为了保证车辆与地面的稳定性,NAE团队利用3架高速相机拍摄下了北美之鹰的运动影像电影,播放速度为33.000张/秒。在测试中,也通过安装在北美之鹰上的监控系统收集数据。
随后,NAE设计团队在ThinkStaion上回放由Adobe? Production Premium处理的数据与影像脚本,并分析悬挂系统、车轮、降落伞展开的性能以及北美之鹰内部空气流动,让团队得以对悬挂系统和车轮结构进行重新精确设计,来增强北美之鹰在最高时速下的稳定性。
精确的数据模拟,缓和超音速冲击波
车辆的形状对于稳定性而言至关重要。在达到Mach 0.7(音速的70%)时,强大的准音速冲击波开始形成,当继续增加到Mach 1以上,这些冲击波就可能引发车辆空气动力的改变,从而致使车身上摇与后部晃动。但是流体动力学分析能够预测这些冲击波对北美之鹰的影响。
于是,“北美之鹰”团队在ThinkStation上利用Geomagic Studio,Verisurf和CATIA的软件进行数据分析和研究,他们创造了包含有3千万个数据点的电子模型,并对其进行了分析。他们又提交了一个精简的模型在Cray超级电脑上进行流体动力学分析,使得他们能够应对改变,并做出设计来提高高速行驶之下的车辆稳定性。其中,ThinkStation D10进行了关键计算,并毫厘不差地反馈了大型模型的数据结果和时间记录,而这恰恰是NAE项目最关键的要求。
精密造型设计,创造世界上最快的车轮
为创造速度的极限,NAE团队设计了世界上最快的汽车车轮。他们用了一年的时间,利用CATIA V5和Finite Element Analysis(FEA)软件,制造出了铝制车轮,而这所有的工作都在强大的、多核的ThinkStation上完成,最终创造出安全速度达到了950mph的车轮。
研发恒磁的刹车系统
首先,工程师们需要设计一个刹车系统,让北美之鹰在800mph的速度点上实现平缓刹车着实是一个挑战,因为在这个时速点上会有很多令人震惊的意外发生。事实上,最初的机械刹车盘、车轮以及相关配件在刹车系统到达1400oF之后便全部烧毁了。其次,在高温下保证性能稳定是仅次于保证车辆平稳减速的第二大挑战。
NAE的工程师们在ThinkStation平台上利用Dassult Systmes CATIA软件,对刹车系统进行重新设计,最终达成一致,创造出一个无接触磁性刹车,这个发明已经由Lev X Technology申请专利。这个方法平衡了高速运转的铝轮中的强大漩涡流,让北美之鹰在不需要物理刹车盘的情况下减速,由此避免了高温摩擦。新设计的车轮和刹车系统可以耐住高达1800oF的高温。
“北美之鹰”的创始者和驾驶者Ed Shadle先生对ThinkStation在整个项目过程中的卓越表现赞不绝口。他说:“自从联想图形工作站被引入支持‘北美之鹰’(NAE)项目以来,我们预装了Windows Vista和Dassault Systems CATIA V5软件。其目的在于对NAE气流特点进行深入分析并解决恼人的气流阻力问题。”
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