雅馬哈發動機公司是世界上主要的摩托車公司之一，是世界領先的摩托車制造商以及電動產品制造商。他們在國內外摩托車比賽中有著悠久的歷史，一直使用Cradle CFD軟件來進行頂級摩托車比賽仿真——MotoGP（摩托車世界錦標賽）。Cradle CFD具有空氣動力學方面的競爭優勢，并能夠有效保證其設計符合規范。此外，其強大的可視化能力和魯棒性，再加上其友好的用戶操作界面，能夠滿足在比賽環境中設計開發快速摩托車的要求。

雅馬哈汽車公司60%的銷售額來自摩托車。他們的產品包括舷外馬達、全地形車(四輪小車)、雪地摩托、汽車發動機、芯片安裝機和工業機器人，甚至包括無人直升機，其90%的銷售額來自日本以外的地區。該公司的參賽歷史可以追溯到1955年，他們開發的摩托車YA-1贏得了在富士山舉行的第三屆摩托車比賽。從那時起，他們一直參加MotoGP比賽，并在日本以外的領域發展壯大。

參加MotoGP和FIM世界錦標賽對雅馬哈非常重要，這個比賽具有很高的知名度，每年3 ~ 11月會在日本等四大洲舉行19次，在全球207個國家同步播放。

雅馬哈發動機的工廠團隊，怪獸能源雅馬哈 MotoGP隊贏得了摩托車的“三冠王”，包括2015年車手冠軍、車隊冠軍和制造冠軍。在2019年，Valentino Rossi和Maverick Vi?ales為車隊騎上MotoGP摩托車YZR-M1(圖1)。

圖1. Valentino Rossi（左）和Maverick Vi?ales（右）為車隊騎上MotoGP摩托車YZR-M1。

賽車運動研發部的川松正太郎先生(圖2)是MotoGP比賽中摩托車研發團隊的一員。他于2016年加入雅馬哈發動機公司，此前他致力于賽車的空氣動力學分析，現在正在為團隊開展設計開發方面的工作。

圖2. 島田清先生， 雅馬哈發動機公司賽車運動研發部，Motor GP團隊。

雅馬哈數碼工程部的島田清先生(圖3)負責使用CAE分析工具及CAE工具的培訓工作。島田先生于1987年加入該公司，主要負責摩托車車身設計，有10年的MSC Nastran結構分析經驗。在2000年，他開始使用Cradle進行流體分析，并致力于各種產品的開發，負責引進流體分析相關工具，分析技術的培訓，以及賽車手冊的保養流體分析。

圖3. 島田清先生，雅馬哈發動機公司工程基礎設施發展集團數碼工程部高級主管。

自2002年以來，雅馬哈采用了Cradle進行MotoGP設計，開發他們的產品。“我們使用Cradle CFD提高了摩托車整體駕駛性能、舒適性和可靠性”，川松先生說(圖4)。

圖4.模型變化及分析結果(2002 - 2018)

在分析空氣動力學時，注意摩托車在直線上行駛時的穩定性是很重要的。在MotoGP中，摩托車排量1000毫升，馬力240匹，最高時速350公里，超過了子 彈頭列車的速度！保持身體在高速下的穩定不僅對比賽時間很重要，而且對騎手的安全也很重要。另一點是轉彎的可控性。轉彎速度達到200公里/小時，摩托車的傾斜延伸到60度，到達終點線和車手的疲憊程度取決于來自空氣的阻力。

此外，由于氣流會影響其他問題，因此需要靠發動機的馬力使空氣進入機頭，同時兼顧散熱器、機油和剎車的性能，以及電氣元件的冷卻性。在風洞實驗中，不僅要花很多時間來驗證一切，而且很難先讓車手騎在上面進行測試，所以雅馬哈使用了Cradle CFD進行事先驗證。

根據MotoGP的規定和發展趨勢，車體的形狀每年都會發生變化。例如，在2000年代早期，風罩的最高優先級是為了達到最高速度，并在直線軌道上最大限度地減少空氣阻力。

2015年前后，氣動趨勢轉向前風罩翼。翼子板產生下壓力并幫助避免前輪相撞。當車速達到350km /h時，車身會受到卡門渦的影響而出現晃動，但可以通過按壓前輪來改善。為了避免前輪滑行，ECU(發動機控制單元)可以作為一個選擇，但它限制了發動機的輸出，可能會導致減速——這就是為什么翼子板非常重要。然而，出于安全原因，2016年禁止使用翼子板。所有不與身體流線整合的附屬物都被禁止，包括擾流器。

此外，該規定還要求他們為所有參賽者使用通用的ECU軟件程序。“本來我們想通過運行內部軟件來實現所需的精確控制，但這是不可能的，這樣會導致輪距控制性能下降，翼子板對前輪的影響是相當顯著的，但是我們不能屈服于規則。我第一年的挑戰是設計出能在內部產生下壓力的空氣動力學部件。”川松先生說。從此他開始使用Cradle CFD，島田先生幫助他學習操作。

在新的規則理解過程中，川松提出了一個實現最大氣動性能的想法，即將翼子板結構置于內罩內。他說:“騎手們強烈希望留下2015年設計的翼子板所達到的空氣動力學能力，或者能夠改進它們，我希望它能滿足他們的期望”(圖5)。

圖5. MotoGP摩托車的變化，內罩型2017(左)、側吊艙型(右)。

由于需要得到舉辦方的批準才能證明整流罩的形狀符合規定，Cradle CFD的后處理能力幫助他們證明了形狀的合法性。川松先生說：“CFD可視化分析結果有助于提供合理的解釋并說服舉辦方。” 他們創建了200個模型，并在2016年底進行了分析，選擇了最好的5個模型進行實際運行測試，這些模型滿足一定程度的空氣動力學和可操作性，最終得出最佳規格。川松先生認為，通過這個過程，他可以加強對空氣動力學發展的理解。

島田先生使用Cradle CFD提供內部CFD培訓。這是一個一對一的訓練，在5到6個半天的課程后能夠掌握基本的分析方法。每個學員在開始階段的理解程度不同，有的像川松先生一樣學習了CFD并獲得了深刻的理解，有的則沒有。島田根據學員的水平改變他的培訓方法，并確保他的課程包括操作和對結果的解釋。

島田先生聲稱Cradle CFD是最友好的CFD軟件。前處理和后處理界面比任何其他軟件都簡單，他認為這是日本制造的特點。川松先生還認可Cradle CFD易于應用于新的CFD分析問題，當先進行空氣動力學分析，然后再進行電子部件的熱分析時，他可以直接改變條件和設置。

賽車的發展需要即時的CFD解決方案。川松先生說:“一開始我不習慣這個軟件，我無法生成精細網格，但Cradle CFD具有高魯棒性和足夠的精度。如果有計算上的容易發散，我們必須確定原因，這將是一個棘手問題。在賽車的開發過程中，我們經常被要求在一天結束時給出分析結果，這就是我們喜歡Cradle CFD的原因。它魯棒性好、速度快、精度高。”

“Cradle CFD的支持團隊非常出色”島田先生說。雅馬哈馬達現在開始轉向scFLOW——SC/Tetra的替代版本，并期待更多的功能增強。

雅馬哈汽車在全球擁有多個摩托車研發基地。目前，CFD分析由總部的工程師進行，但他們正在考慮將Cradle CFD引入其他基地。當這成為可能時，這將意味著要么由總部的工程師將計算分析結果交給區域的工程師審查，要么由每個區域的工程師自己進行CFD分析。前一種想法更容易實現，因為區域的工程師只需要安裝軟件。但后一種想法，他們需要一個教練來確保區域工程師熟悉軟件和硬件，因此， CFD的引入將會有更多的討論。

盡管如此，川島先生認識到未來在全球范圍內應用CFD的潛在需求。Cradle CFD可通過海克斯康工業軟件提供，并由全球各地的代表提供支持。雅馬哈發動機公司當然也是如此，海克斯康將幫助他們進一步推動全球化發展。