2023 年 5 月 24 日? 5 分鐘閱讀    

F1 車迷們，準備好抓住座位邊緣！即將到來的一級方程式賽季有望成為令人振奮和心跳加速的奇觀。國際汽車聯合會 (FIA )委員會提出了一系列新的設計法規，這些法規將推動駕駛員和車輛安全的極限。團隊將有機會在限制范圍內發揮創意，升級地板彎曲、側視鏡、燃油冷卻、防滾架設計等。隨著新的測試限制到位以確保符合 FIA 規定，競爭勢必會非常激烈。邁阿密大獎賽見證了 Max Verstappen 奪得第一，而現在，邁凱輪正在為 Autodromo Enzo e Dino Ferrari 的艾米利亞羅馬涅大獎賽做準備。雖然比賽日期因洪水而推遲，但我們仍然可以期待一個令人難忘的高速驚險和溢出賽季！

一級方程式賽車的空氣動力學測試限制 (ATR) 是什么？

直到 2008 年，F1 才對空氣動力學測試時間沒有限制。一些頂級車隊，如寶馬索伯、本田、威廉姆斯和豐田，正在投資數百萬美元來運營風洞。這些團隊還在其設計驗證周期中使用了計算流體動力學 (CFD) 工具。當時，寶馬索伯車隊使用的是擁有 4000 個英特爾核心的 Albert 3 超級計算機。賽車當局很快意識到，部署測試限制是必要的，以避免少數可以將資金投入 24/7 風洞測試和多核 CFD 模擬的車隊獲得不公平的優勢。2009 年，作為限制測試時間的一步，一級方程式車隊協會 (FOTA)簽署了資源限制協議，今天，一級方程式車隊必須遵守這些測試限制。不遵守這些規定將招致處罰。  

車輛設計的 3D 表示（物理或數字）稱為受限空氣動力學測試幾何 (RATG) ，并且團隊每年分配 6 個空氣動力學測試周期 (ATP) 。第一個測試期在第 9 周結束時。第二、第三和第五個測試期各持續八周。第 4 個測試期分配了 10 周時間，包括為期 14 天的夏季工廠停工。最后一次或第 6 次測試期在 12 月 31 日結束。車隊必須遵守風洞和 CFD 測試限制，以驗證其車輛的空氣動力學性能。

一級方程式賽車的風洞測試有哪些限制？

用于空氣動力學測試的風洞必須由車隊向國際汽聯提名，并且在12個月內只能使用一個風洞。根據 FIA 的規定，在受限風洞測試 (RWTT)中，當空速超過 5m/s時開始單次運行，當低于 5m/s 時結束。一旦空氣速度超過 5m/s，RATG 必須保持固定直到低于 1m/s。在 RWTT 運行之間允許更改 RTAG，并且每個日歷日只允許兩次占用輪班。

其他幾套RWTT限制包括RATG必須小于全尺寸車輛的60%，風洞速度不得超過50m/s，24小時內只能測試兩種車型，以及為測試創造曲線流動條件。受限制的。

一級方程式賽車中的 CFD 模擬有哪些限制？

受限 CFD 模擬 (RCFD) 包括 CFD 工作流程中的所有三個步驟，即預處理、求解和后處理。以 1:1 以外的比例或使用非氣體進行的 CFD 模擬也是 RCFD 解決方案，可以深入了解全尺寸 F1 車輛上的氣體流動。機器學習、人工智能和基于深度學習的仿真結果只允許在RCFD仿真的后處理階段。此外，團隊的計算資源必須包含一組指定給 FIA 的同類處理單元。每個團隊的 2022 年預算為600 萬分配單位小時 (AUh)。一個 AUh 相當于物理 CPU 內核上的一個內核小時。非 RCFD 可以用于優化 CFD 方法，但必須在30 多個月前模擬的 RATG。

Cadence CFD 解決方案如何徹底改變賽車設計時間？

Cadence 最近對Fidelity Cascade Technologies 的投資帶來了高保真 CFD 求解器，包括 LES 湍流建模和 GPU 加速以實現高吞吐量，并且可以在推動賽車和 F1 的極限方面創造奇跡。下表展示了各種系統級高保真多物理場仿真，使用 GPU 駐留的 Fidelity CharLES 求解器可在短短幾個小時內完成。這些模擬在 CPU 上可能需要幾天甚至幾周的時間，這使得它們對于設計目的來說不切實際。

GPU 加速和 GPU 駐留求解器允許以前所未有的速度和準確性探索復雜的設計空間。事實上，它正在從根本上改變游戲規則。下圖比較了在 CPU 和 GPU 上執行的 Fidelity 多物理場 LES 集合的仿真吞吐量。對于給定的計算投資，基于 AWS 對 CPU 和 GPU 節點的定價，NVIDIA GPU 提供的吞吐量幾乎是 CPU 的九倍。

目前，F1 規范了 CFD 的使用，因為它顯著提高了汽車的性能。例如，在解決 F1 賽車的穩定性挑戰時，他們使用7500 次 CFD 模擬和 1650 萬核心小時的計算來引入新的空氣動力學法規，從而將下壓力從 55% 提高到 86%。由于符合 AUh 定義，F1 目前不允許解算器的 GPU 加速。這些嚴格的限制限制了執行的 CFD 模擬的類型。雖然 F1 并未從 GPU 中受益，但這種轉變已經影響到賽車、商用汽車和許多其他行業的其他領域。

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文章來源：cadence博客