分析對象如下圖所示：

BoundingBox尺寸:

風(fēng)產(chǎn)生力的方法有兩種:

       壓力：由物體的兩個相對側(cè)之間的壓力差產(chǎn)生。它是垂直于表面推動或拉動的所有局部力的總和。

       摩擦力：由于風(fēng)在物體表面上滑動而產(chǎn)生。它是平行于表面的所有局部摩擦力的總和。

       風(fēng)在物體上產(chǎn)生的力有三個分量:

       Fx –阻力: 風(fēng)的沿途方向

       Fy–側(cè)向力: 水平垂直于風(fēng)向

       Fz–升力:豎直垂直風(fēng)向

注意：

負(fù)值表示沿與下圖所示箭頭相反的方向作用的力。

原始坐標(biāo)系：原始3D文件提供的原點(diǎn)位置和軸方向。

參考坐標(biāo)系（如下圖所示）：

原點(diǎn)設(shè)置為對象的中心，軸與空氣矢量對齊。

根據(jù)3D模型中定義的全局坐標(biāo)系計(jì)算力矩。力矩也具有摩擦力和壓力分量，圍繞X，Y和Z軸計(jì)算結(jié)果如下表所示。

阻力系數(shù)

阻力或空氣阻力是空氣對運(yùn)動物體的阻礙力。它由壓力阻力（表面法向推/拉力）和摩擦阻力（在表面上滑動）組成。在大多數(shù)情況下，壓力阻力占主導(dǎo)地位。

阻力系數(shù)是無量綱量，表示物體在其介質(zhì)中移動時的空氣動力學(xué)阻力。 它的定義如下：

下面的比例說明了典型的Cd值（NASA和維基百科）。流線型的物體將具有較低的Cd，流線型較差物體將具有較高的Cd，本項(xiàng)目的Cd值區(qū)域如下所示：

注意：這是一個指示性數(shù)字，主要用做區(qū)分概念。

通過近似阻力系數(shù)，物體上的實(shí)際拖曳力Fd以及推動它所需的功率可根據(jù)以下公式計(jì)算：

本項(xiàng)目中,力和功率曲線如下所示：

注意：此曲線是基于模擬風(fēng)速的外推估算，

要獲得外推速度下更精確的值，請對該速度工況進(jìn)行模擬。

       低壓區(qū)域的壓力低于當(dāng)?shù)丨h(huán)境壓力。這些區(qū)域通常是由形狀的突然變化引起的，最明顯的是橫截面或表面幾何形狀的突然變化。可對其平滑處理以降低阻力。通過總壓力系數(shù)等值面圖，可以了解哪些幾何特征導(dǎo)致較大阻力。

總壓系數(shù)等值面云圖如下所示：

總壓力系數(shù)等值面云圖（a）

總壓力系數(shù)等值面云圖（b）

空氣撞擊物體，這會產(chǎn)生超壓。當(dāng)空氣完全停止（相對于物體）時，例如在火箭的尖端處達(dá)到最高壓力。它被稱為停滯點(diǎn)該位置的壓力是停滯壓力。

朝前表面與流動方向越垂直，它就越有可能產(chǎn)生超壓并因此產(chǎn)生阻力。同樣，受負(fù)壓影響向后的表面將向后拉動物體，再次產(chǎn)生阻力。嘗試通過在峰值位置平滑表面，在關(guān)鍵位置過渡處理等來減少阻力，從而減少超壓和負(fù)壓峰值。

表面壓力云圖（a）

表面壓力云圖（b）

表面壓力云圖（c）

表面壓力云圖本身并不能說明全部情況，要深入了解對阻力產(chǎn)生，表面需要考慮:正向曲面(面向風(fēng)方向)與正壓力，或后表面(背風(fēng)面)與負(fù)壓力產(chǎn)生阻力。正向曲面與負(fù)壓力,或后表面與正壓力較小阻力。

延風(fēng)方向壓力云圖如下圖所示，可以清楚觀測到滑雪運(yùn)動員哪些部分產(chǎn)生阻力，哪些部位減少阻力。

延風(fēng)方向壓力云圖（a）

延風(fēng)方向壓力云圖（b）

延風(fēng)方向壓力云圖（c）

摩擦阻力是由空氣滑過表面引起的。沿著表面空氣速度與摩擦力成正比。光滑表面(例如低粗糙度的涂層)可以有效減少摩擦阻力。

下圖顯示了摩擦阻力。雖然摩擦阻力在總阻力中占比較小，但值得嘗試去降低它，以提升速度。

下圖中還顯示了表面流線，表面流線展示了空氣在表面移動時的軌跡。通過表面流線可知風(fēng)脫離表面發(fā)生的位置:只要流體能夠沿著表面流動(附著流動)，如圖中較直的流線，且與之相關(guān)的剪切力變化(顏色從綠色到紅色)；一旦流體脫離，它就會開始旋轉(zhuǎn)(卷曲的流線)，并相對于表面移動緩慢(較低的剪切力-顏色變?yōu)樗{(lán)色)。為了優(yōu)化表面氣流，觀察這些分離點(diǎn)，并嘗試過渡和平滑角度。

表面剪切力云圖（a）

表面剪切力云圖（b）

表面剪切力云圖（c）

了解風(fēng)吹過物體的方式是優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。通過流線軌跡，可知哪些區(qū)域?yàn)閷恿鲄^(qū)(穩(wěn)定流線)，哪些為湍流區(qū)域(旋渦流線)。由于物體表面的“負(fù)角”過大，或由于物體表面的幾何擾動，氣流無法沿物體表面流動時，常發(fā)生從層流到湍流的過渡，這叫做分離。在大多數(shù)情況下，分離會增加阻力。

另外可以觀測流線聚合和擴(kuò)散 (流線的疏密程度)。由于小于0.3馬赫的空氣被認(rèn)為是不可壓縮的，所以當(dāng)流域截面變窄時，空氣速度增大。由于幾何形狀/橫截面的變化，空氣的加速和減速可能再次產(chǎn)生阻力。通過平滑這些幾何/截面的變化，可以減緩速度的變化，從而減少阻力。

橫向和縱向流線如下圖所示：

縱向流線（a）

縱向流線（b）

縱向流線（c）

縱向流線（d）

橫向流線（a）

橫向流線（b）

噪聲仿真分析是一門先進(jìn)的工程技術(shù)，且分析過程較為復(fù)雜及分析費(fèi)用昂貴。因此，通過引入了更簡單的模型(“聲學(xué)類比”)來獲得局部噪聲產(chǎn)生的粗略估計(jì)，已達(dá)到判斷噪音源及優(yōu)化設(shè)計(jì)，顯得更經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
      為了減少設(shè)計(jì)中的噪聲產(chǎn)生，可通過下圖查找“噪聲云”的來源。一般情況下，噪音是在氣流受到干擾的位置下游產(chǎn)生的。平滑表面、避免空腔和外延部件可以有效減少噪音的產(chǎn)生。

噪音云圖（a）

噪音云圖（b）

噪音云圖（c）

【陸友所思】

 有更多案例可以關(guān)注一下“陸面體科技”