風洞仿真的案例
模塊風洞仿真重要結論
對于多模塊的風冷系統仿真中，通常需要將真實模塊進行風洞仿真得出簡化模型，便于多模塊的系統仿真。
首先需要準備真實模塊的風洞建模和仿真分析，通過大量實踐分析得出，長風洞比短風洞更容易收斂，并得出準確的壓力場仿真結果。建議大家風洞仿真建立時，前后長度為2倍的模塊長度進行。由此得出風冷模塊的高級風阻系數，根據高級風阻模型輸入即可。
強大的虛擬風洞仿真解決方案
(轉)
Cray與Altair聯袂打造仿真解決方案 滿足外流場空氣動力學優化需要作為業內領軍企業，Cray和Altair可以提供功能強大且非常實用的先進技術，為工程師更快、更準確地執行外場流空氣動力學分析提供必要條件。現在，通過在Cray XC30或CS300系統上運行Altair的HyperWorks Virtual Wind Tunnel，無論是何種規模的制造商，無需多次執行物理風洞測試，就可以預測汽車的外流場空氣動力學性能，并在設計中改進冷卻性、舒適性、視野和穩定性等特性。
面臨的挑戰：預測空氣動力學性能以提升設計質量
外流場空氣動力學仿真在現代汽車設計中扮演著舉足輕重的角色。車輛的燃料消耗量、穩定性、發動機冷卻、座艙內部噪聲以及風擋刮水器的性能等均與空氣動力作用息息相關，因此在投入制造之前，有必要先將空氣動力的相關效應研究清楚。
雖然空氣動力學性能測試可以在物理風洞中進行，但這樣做的成本相當昂貴，而且可能要經過多次測試才能確定改進效果所需的變動。作為一種替代方案，虛擬風洞仿真允許設計工程師在物理測試之前對空氣動力學載荷進行研究，從而減少在汽車開發過程中進行物理風洞試驗的需要。
關于HyperWorks Virtual Wind Tunnel
Altair的HyperWorks Virtual Wind Tunnel(HyperWorks VWT)將車輛外流場空氣動力學性能的預測精度和速度推向新高。
HyperWorks VWT將先進的網格劃分和仿真技術與高度自動化的工作流程相結合，提供了一個多位一體的設計界面。用戶可以在一個直觀易用的界面中完成從引入曲面網格劃分、設置問題，到提交仿真模型，再到獲取最終報告的所有工作。
展開 行業分享丨AI賦能流體仿真：從虛擬風洞到智能設計的實踐與案例
全文內容選自 Altair 區域技術交流會華東站
Altair 高級技術經理 陳剛《 AI 驅動 CFD 仿真》演講
大家好，我這次演講的主題和流體力學結合AI相關，接下來分成幾個主題進行。首先我們把 Altair CFD 的解決方案簡單介紹一下。
1.流體仿真求解器
HyperWorks 產品包里面包含了通用的 CFD 工具，也就是解 NS 方程的工具，用于解決常見的管路問題、外流問題。同時也有無網格 CFD 算法，適用于特殊的應用場景，比如空氣動力學、氣動噪聲，以及水管理。
AcuSolve：FEM 算法，通用熱-流體分析
ultraFluidX：LBM 算法，虛擬風洞、車輛空氣動力學、氣動噪聲
nanoFluidX： SPH 算法，傳動系統潤滑、液體晃動、車輛涉水、水管理
EletroFlo：FVM 算法，PCB 板級，電子設備機箱散熱仿真
Flow Simulator：一維流動和熱網絡，系統級 CFD 仿真
2.流體仿真建模工具
HyperMesh CFD 和結構有限元建模工具 HyperMesh 是基于相同的平臺開發，并集成了虛擬風洞模塊VWT，主要用于空氣動力學、氣動噪聲的建模，并集成了 CFD post 工具，以及流致噪聲信號處理。
SimLab 是多學科集成平臺，目前嵌入了3個流體求解器：AcuSolve / ElectoFlo / nanoFluidX，還包括流體拓撲優化、DOE 參數優化、流固耦合 FSI、流體+多體動力學耦合、流體+離散元耦合以及電池包熱分析、電池熱失控分析功能。
3.PhysicsAI 預測汽車風阻
首先我們來看 AI 和汽車空氣動力學結合的案例。
展開 3月21日流程化外流場解決方案——虛擬風洞（VWT）
主題: 流程化外流場解決方案——虛擬風洞（VWT）
時間: 3月21日 上午9:30 ~ 11:30
Altair HyperWorks Virtual Wind Tunnel（HyperWorks VWT）是一項新型的用于提供更好的風洞仿真技術和用戶體驗的垂直應用技術。歸功于其高度自動化和流程化的仿真過程及高質量的CFD技術，Altair HyperWorks VWT能更精確、更快速地預測汽車的空氣動力學性能，包括氣動升力、阻力、壓力分布、流場（流動分離）、氣動聲等其它因素，從而設計出更安全、性能更好、更節油的車輛。
我們將主要介紹：
? Altair虛擬風洞模塊VWT基本介紹
? 實例演示采用VWT模塊完成外流場分析
報名方式：
1，通過網絡注冊報名，注冊地址http://www.altair.com.cn/EventList.aspx
2， Email報名, 請用中文發送您的中文姓名/單位/部門/職務/聯系電話/郵箱/詳細地址/郵編/行業等相關信息到info@altair.com.cn
展開 
Altair網絡研討會-10/15-流程化外流場解決方案——虛擬風洞（VWT13.0）
主題:流程化外流場解決方案——虛擬風洞（VWT13.0）
時間: 10月15日 上午9:30 ~ 11:30
內容介紹：Altair HyperWorks Virtual Wind Tunnel（HyperWorks VWT）是一項新型的用于提/供更好的風洞仿真技術和用戶體驗的垂直應用技術。歸功于其高度自動化和流程化的仿真過程及高質量的CFD技術，Altair HyperWorks VWT能更精確、更快速地預測汽車的空氣動力學性能，包括氣動升力、阻力、壓力分布、流場（流動分離）、氣動聲等其它因素，從而設計出更安全、性能更好、更節油的車輛。
我們將主要介紹：
?Altair虛擬風洞模塊VWT13.0基本介紹
?實例演示采用VWT模塊完成外流場分析
報名方式：
1，通過網絡注冊報名，注冊地址http://www.altair.com.cn/EventList.aspx?type=Web%20Seminar
2，Email報名,請用中文發送您的中文姓名/單位/部門/職務/**電話/郵箱/詳細地址/郵編/行業等相關信息到info@altair.com.cn
展開 Altair空氣動力學高級應用培訓（4月9日|上海）
在汽車的研發過程中，風洞實驗一直是一個不可或缺的過程，但隨著市場對汽車車型迭代更新的要求愈來愈高，傳統風洞實驗周期長、成本高的缺點使得汽車制造商紛紛開始加大對虛擬風洞的投入與研究。
但是汽車外流場的仿真也有著不少嚴苛問題，如幾何復雜（如發動機艙）、邊界條件（如旋轉輪胎和滑移地面）不穩定、紊流等。因此，流程定制化的工具平臺、精確、可擴展及穩健的CFD求解器，將成為風洞仿真高效和主流方式。
隨著消費者意識的提高和監管的加強，主機廠面臨的不僅僅要提升產品本身的性能，還需要對產品使用中的問題進行良好的預測，而不單是選擇最有效的產品模型。對前期空氣動力學計算的需求正超過后期產品物理試驗的需求，而且，由于考慮到后期為達到車輛設計目標進行的巨大投入和市場損失，這就導致了在設計過程的早期需要可靠的空氣動力學性能預測。
本次高級應用培訓特別邀請到Altair美國空氣動力學專家為大家剖析OEM空氣動力學的挑戰，并詳細講解如何在早期設計階段預測真實空氣動力學性能。
展開 Altair空氣動力學高級應用培訓（4月9日|上海）
在汽車的研發過程中，風洞實驗一直是一個不可或缺的過程，但隨著市場對汽車車型迭代更新的要求愈來愈高，傳統風洞實驗周期長、成本高的缺點使得汽車制造商紛紛開始加大對虛擬風洞的投入與研究。
但是汽車外流場的仿真也有著不少嚴苛問題，如幾何復雜（如發動機艙）、邊界條件（如旋轉輪胎和滑移地面）不穩定、紊流等。因此，流程定制化的工具平臺、精確、可擴展及穩健的CFD求解器，將成為風洞仿真高效和主流方式。
隨著消費者意識的提高和監管的加強，主機廠面臨的不僅僅要提升產品本身的性能，還需要對產品使用中的問題進行良好的預測，而不單是選擇最有效的產品模型。對前期空氣動力學計算的需求正超過后期產品物理試驗的需求，而且，由于考慮到后期為達到車輛設計目標進行的巨大投入和市場損失，這就導致了在設計過程的早期需要可靠的空氣動力學性能預測。
本次高級應用培訓特別邀請到Altair美國空氣動力學專家為大家剖析OEM空氣動力學的挑戰，并詳細講解如何在早期設計階段預測真實空氣動力學性能。
培訓亮點：
剖析整車開發面臨的挑戰
汽車空氣動力學關鍵因素分析
物理建模挑戰
湍流和瞬態流動不確定性
并行設計以及使用仿真工具來改進設計
會議日程：
培訓講師：（全程有中文翻譯協作）
時間地點：
時間：2019年4月9日
培訓地點：上海靜安區恒通路268號凱德星貿大廈2803室（地鐵1/12/13號線漢中路站5號口出）
收費標準：
2000元/人（不含住宿），提供電腦設備，含午餐
報名方式：
報名方式：發送下方報名表至下述郵箱。
電話：021-61171666-712 曹清蓮
電子郵件：qinglian.cao@altair.com.cn
展開 汽車開發中的空氣動力學及流體力學仿真
新車型，新擔心
CFD/CAE 軟件開發和解決方案供應商CD-adapco 公司道路交通總監Frederick Ross 指出，隨著CFD 軟件仿真技術的發展，其所服務的市場也在不斷發展和變化中。他認為電動汽車和電動汽車相關技術都是目前非常重要的設計對象。能源使用和管理對電動汽車和各種混合動力車來說都是非常重要的一項工作。有效的空氣動力學設計對這些車輛來說就意味著冷卻系統阻力、滾動阻力、風阻（Cd）以及傳動損失的減少。“人們為提高車輛燃油經濟性絞盡腦汁，事實上是包含了所有這些領域的一個整體工作。”他說道。
在這些分析中，系統仿真和彼此的交互與獨立的空氣動力學分析相比較來說更加重要。他舉例來說，2007 年，公司重新設計了STAR-CCM+ 代碼， 其目的是為了更容易地實現對系統仿真的分析。“這才是實現最佳設計的推動因素，而不僅僅是流體力學，”Ross 解釋道。STAR-CCM+ 涵蓋機械張力、熱傳遞以及空氣聲學，此外還有其他一些物理領域。STAR-CCM+ 還有一個耦合求解器，可以解決多個物理領域的問題。
開發流程本身是一個耦合系統，包含風洞測試和CFD 仿真。“今天所有大型汽車制造商每天都針對空氣動力學進行仿真和風洞實驗，”他說道。風洞實驗采用近似模型，與仿真差不多，只不過模型不同而已。一旦原型和相關部件制作好，風洞實驗產生的結果更快。相比較來說，仿真可以進行一些通過物理方式永遠無法實現的設計測試。此外，仿真還可以對結果實現可視化， 而這些可能通過物理數據根本無法實現。“這兩種方式形成了完美的互補。”Ross 表示。
他還指出他的客戶提出需要更多的優化解決方案， 可以最大化地利用他們所做的仿真。該公司不久前收購了Red Cedar 公司，后者擁有一套產品，可以通過其專有的SHERPA 算法對設計進行優化。
展開 汽車開發中的空氣動力學及流體力學仿真
在這些分析中，系統仿真和彼此的交互與獨立的空氣動力學分析相比較來說更加重要。他舉例來說，2007 年，公司重新設計了STAR-CCM+ 代碼， 其目的是為了更容易地實現對系統仿真的分析。“這才是實現最佳設計的推動因素，而不僅僅是流體力學，”Ross 解釋道。STAR-CCM+ 涵蓋機械張力、熱傳遞以及空氣聲學，此外還有其他一些物理領域。STAR-CCM+ 還有一個耦合求解器，可以解決多個物理領域的問題。
開發流程本身是一個耦合系統，包含風洞測試和CFD 仿真。“今天所有大型汽車制造商每天都針對空氣動力學進行仿真和風洞實驗，”他說道。風洞實驗采用近似模型，與仿真差不多，只不過模型不同而已。一旦原型和相關部件制作好，風洞實驗產生的結果更快。相比較來說，仿真可以進行一些通過物理方式永遠無法實現的設計測試。此外，仿真還可以對結果實現可視化， 而這些可能通過物理數據根本無法實現。“這兩種方式形成了完美的互補。”Ross 表示。
他還指出他的客戶提出需要更多的優化解決方案， 可以最大化地利用他們所做的仿真。該公司不久前收購了Red Cedar 公司，后者擁有一套產品，可以通過其專有的SHERPA 算法對設計進行優化。
在產品許可方面，考慮到一些用戶并不是一直有仿真的需求，CD-adapco 推出了Power-On-Demand 許可方式，每個案例并不限制軟件內核的使用次數。而對優化研究來說，客戶通常同時運行多個仿真任務。針對這種需求，CD-adapco 公司的Power Tokens 產品可以讓用戶運行一個大型仿真任務，也可以運行多個小的任務。
復雜性的處理
ESI 北美公司工程總監Mark Doroudian 認為計算能力的提升使高保真CFD 的應用成為可能。
展開 CFD專欄丨四旋翼無人機空氣動力學仿真
動畫：Case1 渦量等值面-發展
動畫：Case1 渦量等值面-瞬時
5
總結
采用Altair虛擬風洞仿真工具分析四旋翼無人機的空氣動力學模型。初步評估了懸停，側風，地面效應三個工況。
LBM算法+GPU硬件平臺使得仿真工程師可以更加準確和快速的分析空氣動力學模型。隨著Nvidia的新一代高性能計算顯卡發布，計算效率會進一步提升。
本模型僅演示了氣動力計算，氣動噪聲則要求進一步加密格子，滿足格子截斷頻率（cutoff frequency）的要求。只需在前處理VWT模塊修改加密尺寸即可。
未來可繼續展開的工作：氣動噪聲的評估。比較不同旋翼轉速，翼型設計，多種飛行姿態等工況。
關于 Altair澳汰爾
Altair（納斯達克股票代碼：ALTR）是計算科學和人工智能（AI）領域的全球領導者，在仿真、高性能計算 (HPC) 和人工智能等領域提供軟件和云解決方案。Altair 能使跨越廣泛行業的企業們在連接的世界中更高效地競爭，并創造更可持續的未來。
展開 創紀錄！84米！上海電氣自主研制全球最長玻纖葉片順利通過全尺寸靜載測試！
該翼型族中每個標準翼型都經過了精細的CFD仿真、風洞試驗驗證和批量葉片的掛機運行考驗，并且該翼型族已經在大批量風場運行的過程中得到了充分的驗證，充分展現了高氣動效率、高氣動穩定性等特點，并得到了廣大業主的一致好評。二是氣動附件可靠性。上海電氣風電集團對每一款氣動附件的開發都采取非常審慎的態度。在每一款的VG產品設計過程中，都經歷了大量CFD仿真、風洞測試和風場掛機3個階段測試。其中，CFD仿真不僅包括商業軟件雷諾平均仿真，還進行了精細大渦模擬計算，來進一步研究VG對于流動控制的效果和三維流動機理。三是結構可靠性。S84葉片采用有限元方法進行結構設計，其中在屈曲、IFF分析上采用GL最新規范的要求，按照12個方向進行結構分析校核，計算結果表明，安全系數全部滿足規范要求。四是制造可靠性。可靠性既通過設計體現，也需要制造來保障。在S84設計過程中，基于面向制造的設計理念，使用三維鋪層軟件設計葉片鋪層結構，對葉片中每一個鋪層進行精確定位，以便生產時簡化鋪層操作。采用在線涂膠、大型腹板一體定位粘接工裝等大型工裝輔助制造，減少了人員操作對產品質量的影響，提高了制造可靠性。此外為避免合模粘接中多余流掛的膠黏劑，在后期運行中造成葉片異響和損傷，采用了腹板PS面粘接合模技術。五是防雷可靠性。海上葉片遭遇雷擊的可能性要高于陸上，而海上葉片維修的難度和成本更是遠超陸上，因此海上葉片的防雷必須經過嚴謹的設計和測試驗證。S84葉片防雷系統委托國外著名防雷設計公司設計。此前上海電氣風電集團采用該防雷系統的葉片通過了IEC61400-24標準防雷測試，且獲得了DNV?GL認證。后續S84葉片將運往歐洲進行防雷測試。
如今中國海上風電正朝著大型化的趨勢發展，作為決定機組捕風能力的大部件，高可靠、高性能、超大風輪葉片是海上風電設備發展突破的關鍵。
展開 
CFD專欄丨FlightStream-基于面元法的快速CFD分析工具
NASA D8概念機
D8概念機縮比模型風洞實驗
FlightStream D8概念機仿真工況：
發動機吸入口采用速度邊界：
相關文獻：Turnbull, A., Jouan H., Giannakakis P., Isikveren A.T., “Modeling Boundary Layer Ingestion at the Conceptual Level”, ISABE-2017-22700, 2017.
模擬邊界層吸入發動機入口
右舷推進器吸入口的總壓系數
風洞實驗（左），仿真（右）
A.流動分離模擬
完全粘性耦合非線性流動求解器，基于真實物理現象的流動分離仿真。
預測分離線輪廓，層流分離泡，失速后的空氣動力學負載和力矩。
預測最大升力系數和失速角度。
相關文獻：Ahuja V., Hartfield R., “Three-dimensional Viscous Coupling & Flow Separation Enhancements to an Inviscid Surface Vorticity Flow Solver”, AIAA SciTech 2023, Maryland, January 2023.
升力系數仿真vs風洞實驗
升力系數仿真vs風洞實驗
A.模擬操縱面運動
操縱面運動：飛行器氣動控制面（如副翼、升降舵、方向舵、襟翼等）的偏轉動作，分析飛行姿態與氣動力分布。
配平分析：通過微調操縱面位置抵消不平衡力矩，使飛行器保持穩定飛行狀態。
展開 ANSYS技術助力大眾推出純電動超級跑車
為了創造電動車的全新計時賽紀錄，大眾汽車賽車運動積極利用ANSYS無處不在的工程仿真解決方案 ，從而打造電池系統的數字原型，并優化I.D.R Pikes Peak賽車的電子驅動系統。
大眾車手Romain Dumas（法國）將駕駛680馬力賽車原型在第96屆派克峰國際爬山賽上挑戰電動車的計時賽新紀錄。
I.D.R Pikes Peak賽車的空氣動力學性能專為極限條件而設計，能夠應對派克峰國際爬山賽的特定挑戰。這項賽事的獨特賽道總長19.99公里，包括156個轉彎，起點海拔2862米，終點則要爬升到海拔4302米。
高海拔意味著空氣密度降低大約35%，這會形成不同于平地賽道的空氣動力學條件。除了獲得實時數據和即時結果之外，ANSYS解決方案還可用于仿真傳統風洞中無法復制的駕駛條件。利用ANSYS解決方案，大眾工程師計算了冷卻氣流和空氣動力學損失的理想平衡，并確定最佳的電池冷卻策略，從而實現整車的最佳性能。
大眾汽車賽車運動的技術總監兼I.D. R Pikes Peak項目經理Fran?ois-Xavier Demaison指出：“完美的能源管理是在派克峰上創造電動車紀錄的關鍵所在。在派克峰國際爬山賽上的首次試車很成功，證明了我們的仿真具有很高的準確性。我們的團隊對于車輛性能非常有信心，也期待著能夠創下電動車領域的新紀錄。”
ANSYS的副總裁兼總經理Shane Emswiler指出：“ANSYS正積極通過多物理場解決方案和無處不在的工程仿真技術推進新一代電氣化汽車的發展。派克峰國際爬山賽項目凸顯出ANSYS仿真解決方案的重要性，它能幫助客戶不斷應對新挑戰，并探索電子驅動領域的前沿科技。”
展開 Altair 全球研發專家與您零距離---OptiStruct & RADIOSS
Altair 全球研發專家與您零距離
OptiStruct & RADIOSS
HyperWorks 作為業界最全面的計算機輔助工程（CAE）仿真解決方案，已經受到全球制造業企業的廣泛親睞。在過去的十幾年間，Altair 通過自主開發、收購以及開展第三方合作的方式不斷加快和增強CAE求解器的研發進程，以滿足用戶的全方位要求。目前在HyperWorks 解決方案中，其求解器功能已經涵蓋碰撞安全、結構優化、鳥撞分析、跌落測試、多體動力學分析、噪聲振動NVH 分析、流體動力學CFD 分析、虛擬風洞測試、電磁仿真、鈑金成型等諸多熱點問題的求解。
為了更好地了解國內用戶的需求，幫助用戶真正解決CAE 仿真求解問題，Altair 特別邀請Altair 全球研發專家團隊來到中國，與國內的用戶進行交流，深入了解Altair 求解器的功能，探索CAE 求解器的未來。本次“對話”活動主要涉及OptiStruct 和RADIOSS 兩大求解器，歡迎廣大用戶積極參與。
主講嘉賓介紹
Dr. Harold Thomas
OptiStruct 產品研發總監
Dr. Harold Thomas 負責Altair OptiStruct 產品開發，是首批OptiStruct 研發團隊成員，同時也是美國航空航天學會的副研究員。他與世界各地的用戶進行交流，了解用戶需求，確定軟件的研發方向和發展趨勢，并與Altair 軟件開發團隊一起升級軟件的重要功能。
Dr. Harold Thomas 在結構優化和有限元分析領域工作25 年以上。畢業于紐約哥倫比亞大學機械工程專業，并在加利福尼亞大學洛杉磯分校獲得航空工程博士學/位。除了大量的學術期刊論文，有超過40 篇論文在美國航空航天學會和Altair 技術大會上發表。
展開 ANSYS技術助力大眾推出純電動超級跑車
為了創造電動車的全新計時賽紀錄，大眾汽車賽車運動積極利用ANSYS無處不在的工程仿真解決方案，從而打造電池系統的數字原型，并優化I.D.R Pikes Peak賽車的電子驅動系統。
大眾車手Romain Dumas（法國）將駕駛680馬力賽車原型在第96屆派克峰國際爬山賽上挑戰電動車的計時賽新紀錄。
I.D.R Pikes Peak賽車的空氣動力學性能專為極限條件而設計，能夠應對派克峰國際爬山賽的特定挑戰。這項賽事的獨特賽道總長19.99公里，包括156個轉彎，起點海拔2862米，終點則要爬升到海拔4302米。
高海拔意味著空氣密度降低大約35%，這會形成不同于平地賽道的空氣動力學條件。除了獲得實時數據和即時結果之外，ANSYS解決方案還可用于仿真傳統風洞中無法復制的駕駛條件。利用ANSYS解決方案，大眾工程師計算了冷卻氣流和空氣動力學損失的理想平衡，并確定最佳的電池冷卻策略，從而實現整車的最佳性能。
大眾汽車賽車運動的技術總監兼I.D. R Pikes Peak項目經理Fran?ois-Xavier Demaison指出：“完美的能源管理是在派克峰上創造電動車紀錄的關鍵所在。在派克峰國際爬山賽上的首次試車很成功，證明了我們的仿真具有很高的準確性。我們的團隊對于車輛性能非常有信心，也期待著能夠創下電動車領域的新紀錄。”
ANSYS的副總裁兼總經理Shane Emswiler指出：“ANSYS正積極通過多物理場解決方案和無處不在的工程仿真技術推進新一代電氣化汽車的發展。派克峰國際爬山賽項目凸顯出ANSYS仿真解決方案的重要性，它能幫助客戶不斷應對新挑戰，并探索電子驅動領域的前沿科技。”
關于ANSYS, Inc.
作為全球工程仿真領域的領先企業，ANSYS在眾多產品的創造過程中都扮演著至關重要的角色。
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