ansys 空氣動力的案例
使用 ANSYS FLUENT 進(jìn)行汽車空氣動力學(xué)仿真（僅車模） ￥10
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軟件：
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類別：
汽車
標(biāo)簽：
汽車, 空氣動力學(xué), ansys , Fluent , CFD
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車企都在“吹”的空氣動力學(xué)究竟是什么？ 附空氣動力學(xué)基礎(chǔ)劉沛清下載
很多人第一次聽到空氣動力學(xué)這個詞時，或許會比較頭痛，感覺進(jìn)入到了一個玄之又玄的領(lǐng)域。畢竟在大家印象中，空氣動力學(xué)大多與飛行器有關(guān)，比如飛機(jī)、火箭、戰(zhàn)斗機(jī)等等。但其實(shí)，空氣動力學(xué)其實(shí)距離我們?nèi)粘Ｉ詈芙? 從字面理解，空氣動力學(xué)解決的就是如何讓物體在空氣中保持更高效運(yùn)動的科學(xué)。因此，一切需要運(yùn)動的物體，就比如，跑步中的人、騎行中的自行車，甚至是行駛中的高鐵、汽車等，想要保持更快速、更省力、更節(jié)能的運(yùn)動，都與空氣動力學(xué)息息相關(guān)。
當(dāng)然，雖然空氣動力學(xué)對汽車領(lǐng)域非常重要，但在汽車百年多發(fā)展歷史中車企真正開始研究空氣動力學(xué)的歷史并不是特別長。我們都知道早期的汽車造型都非常方正，沒有任何流線型的設(shè)計(jì)概念，而一直到20世紀(jì)中葉以后，車企才開始重視起汽車空氣動力學(xué)的設(shè)計(jì)，而在汽車空氣動力學(xué)中需要解決的兩個問題就是風(fēng)阻和升力。
車企為何愛吹噓“風(fēng)阻系數(shù)”
在力學(xué)中，空氣動力學(xué)其實(shí)是流體力學(xué)的一個分支，空氣也被認(rèn)為是流體的一種。而我們都知道，流體密度越大，對任何通過它的物體形成的阻力就越大，汽車在高速行駛中所遇到的最大阻力就是“風(fēng)阻”。風(fēng)阻形成了一個平行于車輛行駛平面的力，阻礙汽車運(yùn)動，而且這個阻力也會隨著車速變快而變大，風(fēng)阻變大也意味著油耗越高、車輛最高車速也降低得越多（發(fā)動機(jī)功率輸出保持恒定的情況下）。
同時一輛車想要保持更高時速，那背后所需要解決的技術(shù)難題也成幾何數(shù)增長，這也是為什么當(dāng)布加迪Chiron創(chuàng)下490km/h時速記錄時，會引起那么大關(guān)注的重要原因。當(dāng)然，如果你無法理解，那么以F1賽車為例會更容易想象背后的難度。
展開 不得不學(xué)的空氣動力學(xué)！ 附空氣動力學(xué)陳再新下載
Evija的空氣動力學(xué)設(shè)計(jì)
可是由于它采用碳纖維結(jié)構(gòu)，它本身的重量只有1.68噸，這說明理論上講，它是可以倒立著懸在平的隧道頂部狂奔的。
當(dāng)然，這只是理論上，大家千萬不要嘗試。還有一個原因是，這輛車價格在2000萬左右，絕大多數(shù)人也沒法嘗試。
從研究一杯水，一口氣，到一架飛機(jī)，一輛跑車。科技正在越來越快的改變著世界。孔子說：學(xué)而時習(xí)之，不亦說乎。有許多人把“習(xí)”理解成復(fù)習(xí)。我倒覺得，理解成實(shí)踐更好。科林查普曼把他學(xué)到的空氣動力學(xué)知識用到了汽車上，并且創(chuàng)造了超一流的跑車品牌路特斯，這是一件多么快樂的事啊！
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ANSYS網(wǎng)絡(luò)研討會——利用網(wǎng)格變形技術(shù)進(jìn)行空氣動力學(xué)形狀探索和優(yōu)化
徹底的設(shè)計(jì)探索對于（如空氣動力阻力）改進(jìn)車輛各方面性能十分必要。優(yōu)化算法與計(jì)算流體動力學(xué) (CFD) 等計(jì)算工具相結(jié)合，能在設(shè)計(jì)探索中發(fā)揮重要作用。本次網(wǎng)絡(luò)研討會說明了如何針對空氣動力學(xué)形狀優(yōu)化問題制定快速解決方案。在網(wǎng)絡(luò)研討會上，我們提出了用 ANSYS Workbench 作為框架、RBF 作為變形技術(shù)、 ANSYS Fluent 作為求解器且以 DesignXplorer 作為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)工具部署的新方法。
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利用網(wǎng)格變形技術(shù)進(jìn)行空氣動力學(xué)形狀探索和優(yōu)化
空氣玩家JIM HALL 空氣動力學(xué)黑科技的故事
Chaparral系列車型的問世改變了汽車運(yùn)動的發(fā)展方向，Jim Hall作為一個工程師，用創(chuàng)造性的思維處理問題，大膽實(shí)踐有條不紊，Jim Hall是將空氣動力學(xué)運(yùn)用在汽車運(yùn)動領(lǐng)域的先驅(qū)者。
關(guān)于汽車動力學(xué)-空氣動力學(xué)清單
1、汽車空氣動力學(xué)的重要性: 汽車空氣動力學(xué)是研究空氣流經(jīng)汽車時的流動規(guī)律及空氣與汽車相互作用的一門科學(xué)。
作用在汽車上的空氣力有三種：空氣阻力、升力、側(cè)向力。作用在汽車上的力矩也有三種：縱傾力矩、側(cè)向力矩、橫擺力矩。這些力和力矩稱之為空氣動力六分力。
2、汽車空氣動力特性對汽車的影響主要有三個方面：
1）汽車動力性：：汽車的最高車速、加速時間、最大爬坡度；
2）汽車經(jīng)濟(jì)性：氣動阻力與總阻力的比、氣動阻力所耗功率、氣動阻力與燃料消耗量；
3）汽車操縱穩(wěn)定性：升力與縱傾力矩、側(cè)向力及橫擺力、側(cè)傾力矩。
3、關(guān)于風(fēng)洞的一些知識：一臺新車設(shè)計(jì)好后，需進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)。風(fēng)洞試驗(yàn)有模型風(fēng)洞和實(shí)車風(fēng)洞。最后還需進(jìn)行道路試驗(yàn)。
1）汽車風(fēng)洞的分類與名稱
全尺寸風(fēng)洞與模型風(fēng)洞：為試驗(yàn)真車的風(fēng)洞叫全尺寸風(fēng)洞。為試驗(yàn)縮比模型或零部件的風(fēng)洞叫模型風(fēng)洞。
2）、空氣動力試驗(yàn)風(fēng)洞、全天候風(fēng)洞與多用風(fēng)洞：不能隨意調(diào)節(jié)試驗(yàn)段氣流溫度、濕度的風(fēng)洞稱為空氣動力試驗(yàn)風(fēng)洞；一般在這種風(fēng)洞中主要進(jìn)行不受氣流溫度影響的空氣動力測定。
3）可改變試驗(yàn)段氣流溫度、濕度、陽光強(qiáng)弱和其它氣候條件的風(fēng)洞稱為全天候風(fēng)洞；
4）那種即用于測定空氣動力又用于測定氣候環(huán)境效果的風(fēng)洞稱為多用風(fēng)洞。
4、汽車風(fēng)洞試驗(yàn)主要研究的問題：1）研究汽車空氣動力特性：汽車的氣動阻力特性和操縱穩(wěn)定性；汽車上的力及力矩；2）通過汽車表面的壓力分布與流場性能分析，研究汽車各部位的流場；3）發(fā)動機(jī)冷卻氣流的進(jìn)氣和排氣特性；4）駕駛室內(nèi)的通風(fēng)、取暖及噪聲特性。
5、汽車行進(jìn)時都受到哪些阻力：汽車行進(jìn)時所受阻力大致可分為機(jī)械阻力和空氣阻力兩部分。隨著車速的提高，空氣阻力所占比例迅速提高。
展開 關(guān)于汽車動力學(xué)-空氣動力學(xué)清單
1、汽車空氣動力學(xué)的重要性: 汽車空氣動力學(xué)是研究空氣流經(jīng)汽車時的流動規(guī)律及空氣與汽車相互作用的一門科學(xué)。
作用在汽車上的空氣力有三種：空氣阻力、升力、側(cè)向力。作用在汽車上的力矩也有三種：縱傾力矩、側(cè)向力矩、橫擺力矩。這些力和力矩稱之為空氣動力六分力。
2、汽車空氣動力特性對汽車的影響主要有三個方面：
1）汽車動力性：：汽車的最高車速、加速時間、最大爬坡度；
2）汽車經(jīng)濟(jì)性：氣動阻力與總阻力的比、氣動阻力所耗功率、氣動阻力與燃料消耗量；
3）汽車操縱穩(wěn)定性：升力與縱傾力矩、側(cè)向力及橫擺力、側(cè)傾力矩。
3、關(guān)于風(fēng)洞的一些知識：一臺新車設(shè)計(jì)好后，需進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)。風(fēng)洞試驗(yàn)有模型風(fēng)洞和實(shí)車風(fēng)洞。最后還需進(jìn)行道路試驗(yàn)。
1）汽車風(fēng)洞的分類與名稱
全尺寸風(fēng)洞與模型風(fēng)洞：為試驗(yàn)真車的風(fēng)洞叫全尺寸風(fēng)洞。為試驗(yàn)縮比模型或零部件的風(fēng)洞叫模型風(fēng)洞。
2）、空氣動力試驗(yàn)風(fēng)洞、全天候風(fēng)洞與多用風(fēng)洞：不能隨意調(diào)節(jié)試驗(yàn)段氣流溫度、濕度的風(fēng)洞稱為空氣動力試驗(yàn)風(fēng)洞；一般在這種風(fēng)洞中主要進(jìn)行不受氣流溫度影響的空氣動力測定。
3）可改變試驗(yàn)段氣流溫度、濕度、陽光強(qiáng)弱和其它氣候條件的風(fēng)洞稱為全天候風(fēng)洞；
4）那種即用于測定空氣動力又用于測定氣候環(huán)境效果的風(fēng)洞稱為多用風(fēng)洞。
4、汽車風(fēng)洞試驗(yàn)主要研究的問題：1）研究汽車空氣動力特性：汽車的氣動阻力特性和操縱穩(wěn)定性；汽車上的力及力矩；2）通過汽車表面的壓力分布與流場性能分析，研究汽車各部位的流場；3）發(fā)動機(jī)冷卻氣流的進(jìn)氣和排氣特性；4）駕駛室內(nèi)的通風(fēng)、取暖及噪聲特性。
5、汽車行進(jìn)時都受到哪些阻力：汽車行進(jìn)時所受阻力大致可分為機(jī)械阻力和空氣阻力兩部分。隨著車速的提高，空氣阻力所占比例迅速提高。
展開 Ansys助力紅牛車隊(duì)快速開發(fā)賽事的制勝設(shè)計(jì)
Ansys行業(yè)領(lǐng)先的數(shù)字技術(shù)不僅可以降低工程成本，還能大幅縮短賽車研發(fā)時間
主要亮點(diǎn)
在進(jìn)入2021年賽季之際，紅牛車隊(duì)使用Ansys技術(shù)優(yōu)化空氣動力學(xué)性能
雙方延續(xù)的創(chuàng)新合作關(guān)系，幫助該團(tuán)隊(duì)工程師以更快速度開發(fā)出性能優(yōu)異的設(shè)計(jì)，使其在競爭中具有顯著的性能優(yōu)勢
紅牛車隊(duì)運(yùn)用Ansys的前沿仿真解決方案和高級材料數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，快速研發(fā)其專屬的一級方程式賽車。紅牛車隊(duì)與Ansys達(dá)成創(chuàng)新合作伙伴關(guān)系已有13年之久，雙方通過幫助工程師以更快速度開發(fā)出更優(yōu)異的汽車設(shè)計(jì)，持續(xù)提高工程效率，并縮短設(shè)計(jì)周期。
由于賽事間隔的規(guī)劃時間僅有幾天，紅牛車隊(duì)的工程團(tuán)隊(duì)必須在有限的研發(fā)時間內(nèi)工作，以改進(jìn)賽車的空氣動力學(xué)性能，并縮短圈速的秒數(shù)。該團(tuán)隊(duì)采用Ansys? Fluent?和輔助性的Ansys計(jì)算流體動力學(xué)（CFD）解決方案，幫助團(tuán)隊(duì)工程師改進(jìn)每個賽道的空氣動力學(xué)方案設(shè)計(jì)，從而在實(shí)際制造之前，能夠在虛擬環(huán)境下進(jìn)行更多修改和優(yōu)化。Fluent自動化工作流程是該團(tuán)隊(duì)虛擬風(fēng)洞測試的核心組成部分，用于運(yùn)行外部空氣動力學(xué)仿真，并幫助該團(tuán)隊(duì)研發(fā)底盤冷卻回路，以支持本田動力裝置實(shí)現(xiàn)其最佳性能。
紅牛車隊(duì)工程師采用Ansys優(yōu)化空氣動力學(xué)仿真
此外，工程師還運(yùn)用Ansys? Granta MI?，一款綜合全面、統(tǒng)一真實(shí)材料來源的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，以便迅速選擇材料、減少錯誤并促進(jìn)團(tuán)隊(duì)協(xié)作。該團(tuán)隊(duì)還依靠Ansys? LS-DYNA?通過仿真撞擊并將其與實(shí)體測試建立關(guān)聯(lián)來定義汽車碰撞結(jié)構(gòu)，顯著減少對物理測試的需求。
紅牛車隊(duì)首席信息官M(fèi)att Cadieux表示：“數(shù)字仿真是紅牛車隊(duì)快速開展設(shè)計(jì)流程的核心，加強(qiáng)與Ansys的創(chuàng)新合作伙伴關(guān)系能夠確保我們的團(tuán)隊(duì)繼續(xù)受益于業(yè)界一流的仿真技術(shù)。
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展開 空氣動力學(xué)優(yōu)化方法
研究人員發(fā)現(xiàn)，通過粒子群算法很容易實(shí)現(xiàn)空氣動力學(xué)解算器，并且不需要價格高昂的存儲器，僅通過簡單的數(shù)學(xué)運(yùn)算就可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算。
典型的氣動優(yōu)化粒子群算法結(jié)構(gòu)示意圖
模擬退火是一種基于熔融金屬物理冷卻過程的隨機(jī)逐點(diǎn)優(yōu)化算法。在空氣動力學(xué)領(lǐng)域主要運(yùn)用于發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道擴(kuò)壓器設(shè)計(jì)、收斂擴(kuò)張噴管和超音速軸對稱噴嘴。
非梯度法的模型魯棒性很優(yōu)秀，不需要目標(biāo)函數(shù)連續(xù)就能可靠地找到全局最優(yōu)點(diǎn)；其缺點(diǎn)是研究人員要付出更多的時間在數(shù)值計(jì)算上。
論文作者S.N.Skinner和H.Zare-Behtash指出，對于有效的空氣動力學(xué)優(yōu)化，我們必須深刻理解以下幾個問題：參數(shù)化設(shè)計(jì)空間的范圍；設(shè)計(jì)變量的類型（離散/連續(xù)）；單目標(biāo)優(yōu)化亦或是多目標(biāo)優(yōu)化；優(yōu)化的約束條件；設(shè)計(jì)空間的屬性（局部最優(yōu)化/全局最優(yōu)化）。將數(shù)學(xué)優(yōu)化問題與空氣動力學(xué)相結(jié)合還有很多工作研究需要進(jìn)行，從幾何參數(shù)化，最優(yōu)化問題如何定義函數(shù)，最優(yōu)化算法，到如何嵌套調(diào)整優(yōu)化算法都是重要的考慮因素。
展開 剃腿毛與空氣動力學(xué)
時間追溯到1987年，自行車空氣動力學(xué)先驅(qū)工程教授切斯特·凱爾（Robert Kyle）研究發(fā)現(xiàn)腿部剃刮減少了0.6％的阻力，換算下來是37km/h的時候節(jié)省5秒鐘。
似乎并沒有什么卵用，基于風(fēng)動測試的昂貴價格（500美金/小時），后續(xù)就很少有團(tuán)隊(duì)愿意為這件事花錢了。
20多年過去了，2014年閃電的兩位空氣動力學(xué)家馬克·科特（Mark Cote）和克里斯（Chris Yu）在為托馬斯做空氣動力學(xué)改善的時候，偶然間發(fā)現(xiàn)：
相同的速度下，托馬斯剃腿毛后阻力減少了約7％，節(jié)省了15瓦功率，相當(dāng)于40km/h時速可以1小時節(jié)省79s。
這是一項(xiàng)難以置信的發(fā)現(xiàn)，Mark立刻找到其他五名測試者，結(jié)果毫無意外：這五位測試者在剃腿毛之后節(jié)省了50到82秒不等。
包含托馬斯在內(nèi)的六位測試者的測試圖表：
在這種情況下，Mark聯(lián)系到了1987年時對腿毛做空氣動力學(xué)測試的凱爾，了解到了當(dāng)時的實(shí)驗(yàn)情況：只是對一條粘毛和不粘毛的假腿進(jìn)行了測試。
似乎6位車手的抽樣調(diào)查并不足以完全說明問題，不過理論支持也是有的：NASA研究員Rabi Mehta博士在2000年的時候研究發(fā)現(xiàn)，一個網(wǎng)球的絨毛對速度的影響安全超過了球本身的大小或者重量，而腿毛則更像是網(wǎng)球的絨毛。
在正常情況下人類是永遠(yuǎn)不可能達(dá)到網(wǎng)球的時速，但是，腿毛對速度的影響已然已經(jīng)不在是30年前0.6%的認(rèn)知了。
下面是關(guān)于測試的視頻：
寫在最后
剃腿毛本是一件看起來很Euro Cool的事，在歐洲甚至有一種說法，刮腿毛和曬痕是自行車運(yùn)動員的標(biāo)志。
但是，這絕對不是一件強(qiáng)制性的事情，每個國家的文化風(fēng)俗不同，美國的鐵三運(yùn)動員們就有不少選擇不剃腿毛。
展開 
汽車中的空氣動力學(xué)
回到正題那么何為空氣動力學(xué)呢？學(xué)術(shù)界給出的定義是這樣滴，空氣動力學(xué)，是流體力學(xué)的一個分支，主要研究物體在空氣或其它氣體中運(yùn)動時而產(chǎn)生各種力。簡單來說，就是物體在運(yùn)動時與空氣接觸而產(chǎn)生的各種力，有些力可能是“好力”，但有些力可能是“壞力”，會阻礙物體的運(yùn)動。而這些壞力，也就是我們老說的“空氣阻力”。而這些個“壞力”，就是由于空氣密度和它自身的黏性特質(zhì)等因素而造成。開頭說了，這貨很高逼格。其實(shí)，它就真的很高逼格！能非常精通和熟練運(yùn)用確實(shí)需要花大工夫和力氣去鉆研。話說回來，空氣動力學(xué)到底對車輛的行駛有何影響呢？不論是在在民用汽車領(lǐng)域還是在賽車領(lǐng)域，空氣動力學(xué)設(shè)計(jì)對于降低風(fēng)阻、提升車速、節(jié)約油耗、減少噪音和增強(qiáng)行駛穩(wěn)定性等方面都非常重要。為了讓大家更清楚，我來舉個栗子。車輛的行駛阻力通常主要是空氣阻力和滾動阻力（就是我們車輪與地面接觸產(chǎn)生的摩擦力），當(dāng)一輛汽車以80km/h的速度行駛時，約有60%的阻力來自空氣。而當(dāng)速度攀升至200km/h，空氣阻力幾乎占所有行車阻力的85%。足以可見，車輛克服空氣阻力的必要性。當(dāng)今量產(chǎn)車的風(fēng)阻系數(shù)一般在0.28至0.40之間而風(fēng)阻系數(shù)（coefficient of drag，簡稱Cd）又是何方神圣？其實(shí)吧，這個就沒那么玄乎了，它就是衡量空氣阻力大小的一個數(shù)值而已，兩者成正比！有人突然發(fā)問了，為嘛F1（世界一級方程式）賽車的風(fēng)阻系數(shù)比民用車高那么多！問得好，現(xiàn)代F1賽車的風(fēng)阻系數(shù)約為0.70至1.1。當(dāng)然，還得根據(jù)不同的賽道特性從而做出不同的調(diào)校，有時為了獲得更大的下壓力，甚至可以高達(dá)1.3。而這個所謂的下壓力，就是使車輛能夠緊貼地面的一種力。那么問題又來了，那F1風(fēng)阻系數(shù)這么高，勢必空氣阻力會大，為何還跑得那么快！少年，當(dāng)然是因?yàn)槿思臆囕p啊，加車手一起算的話也就680kg，而且跑得快就一定得空氣阻力小么？
展開 空氣動力學(xué)優(yōu)化方法
研究人員發(fā)現(xiàn)，通過粒子群算法很容易實(shí)現(xiàn)空氣動力學(xué)解算器，并且不需要價格高昂的存儲器，僅通過簡單的數(shù)學(xué)運(yùn)算就可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算。
典型的氣動優(yōu)化粒子群算法結(jié)構(gòu)示意圖
模擬退火是一種基于熔融金屬物理冷卻過程的隨機(jī)逐點(diǎn)優(yōu)化算法。在空氣動力學(xué)領(lǐng)域主要運(yùn)用于發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道擴(kuò)壓器設(shè)計(jì)、收斂擴(kuò)張噴管和超音速軸對稱噴嘴。
非梯度法的模型魯棒性很優(yōu)秀，不需要目標(biāo)函數(shù)連續(xù)就能可靠地找到全局最優(yōu)點(diǎn)；其缺點(diǎn)是研究人員要付出更多的時間在數(shù)值計(jì)算上。
論文作者S.N.Skinner和H.Zare-Behtash指出，對于有效的空氣動力學(xué)優(yōu)化，我們必須深刻理解以下幾個問題：參數(shù)化設(shè)計(jì)空間的范圍；設(shè)計(jì)變量的類型（離散/連續(xù)）；單目標(biāo)優(yōu)化亦或是多目標(biāo)優(yōu)化；優(yōu)化的約束條件；設(shè)計(jì)空間的屬性（局部最優(yōu)化/全局最優(yōu)化）。將數(shù)學(xué)優(yōu)化問題與空氣動力學(xué)相結(jié)合還有很多工作研究需要進(jìn)行，從幾何參數(shù)化，最優(yōu)化問題如何定義函數(shù)，最優(yōu)化算法，到如何嵌套調(diào)整優(yōu)化算法都是重要的考慮因素。
展開 CFD學(xué)習(xí)：飛機(jī)地面空氣動力學(xué)簡介
要點(diǎn)
升力特性受到飛機(jī)機(jī)翼水平面下方氣流扭曲的影響，這解釋了地面空氣動力學(xué)。
地面空氣動力學(xué)通過減少誘導(dǎo)阻力來提高升阻比。
在無風(fēng)條件下以及光滑、平整、堅(jiān)硬的表面上，地面空氣動力學(xué)性能最大化。
地面空氣動力學(xué)幫助飛行員優(yōu)雅著陸
我害怕乘飛機(jī)旅行，尤其是在飛機(jī)著陸期間。盡管飛機(jī)從天上滑翔下來，高度逐漸降低，但我還是感覺不舒服。讓我稍微松了口氣的是，飛行員不會讓飛機(jī)迅速從空中墜落，而是優(yōu)雅地下降。地面空氣動力學(xué)有助于飛行員優(yōu)雅著陸。
地面空氣動力學(xué)是指在靠近地面運(yùn)行時對飛機(jī)機(jī)翼升力特性的積極影響。飛機(jī)水平表面下方地面的存在會導(dǎo)致 3D 流場發(fā)生變化，從而影響整體性能。
讓我們仔細(xì)看看地面空氣動力學(xué)及其對飛行的影響。
飛機(jī)的地面空氣動力學(xué)
當(dāng)飛機(jī)飛近地面時，地面會對飛機(jī)機(jī)翼提供的升力特性產(chǎn)生積極影響。地面對飛機(jī)機(jī)翼產(chǎn)生的影響是地面空氣動力學(xué)的結(jié)果。升力特性受到飛機(jī)機(jī)翼水平表面下方氣流扭曲的影響，這解釋了地面空氣動力學(xué)。
地面空氣動力學(xué)并不限于地面或陸地。可以概括地說，當(dāng)飛機(jī)飛得更接近地球表面時，地面空氣動力學(xué)就會發(fā)揮作用。地球表面可以是地面（陸地）或水。當(dāng)飛機(jī)在地面附近（距邊界一個翼展距離的范圍內(nèi)）運(yùn)行時，地面空氣動力學(xué)更加明顯。
當(dāng)?shù)叵?em>空氣動力學(xué)生效時，在飛機(jī)的升力表面觀察到力性能增強(qiáng)。飛機(jī)上的地面效應(yīng)改變了三維流場，并且可以看到相關(guān)的性能變化。地面空氣動力學(xué)在提高升阻比方面發(fā)揮著重要作用。
讓我們看一下地面空氣動力學(xué)如何影響作用在飛機(jī)上的 升力和阻力。
展開 太空飛行器空氣動力學(xué)CFD研究
這應(yīng)通過雙管齊下的方法實(shí)現(xiàn)：首先使用工程方法根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和簡化公式推導(dǎo)氣動熱負(fù)荷，然后進(jìn)行計(jì)算流體動力學(xué)（CFD）模擬以進(jìn)一步驗(yàn)證工程預(yù)測。
3. 使用空氣動力加熱輸出來告知車輛設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)。
作為起點(diǎn)，飛行器的軌跡和感興趣高度的關(guān)鍵大氣參數(shù)被輸入到分析模型中。值得注意的是，F(xiàn)ay&Riddell公式在20世紀(jì)50年代后期開發(fā)的開創(chuàng)性停滯點(diǎn)傳熱公式，該公式已通過經(jīng)驗(yàn)風(fēng)洞數(shù)據(jù)進(jìn)行了廣泛驗(yàn)證。該模型預(yù)測火箭鼻錐尖端的駐點(diǎn)熱通量約為550kWm^（-2）。
然后使用Ansys CFD作為驗(yàn)證分析預(yù)測的方法。考慮到鼻錐幾何結(jié)構(gòu)的對稱性，選擇了二維軸對稱方法，以減少計(jì)算要求，同時仍保持模擬逼真度。感興趣幾何體周圍的邊界條件和流動域如下所示：
網(wǎng)格劃分方案經(jīng)過精心選擇，是寶貴的計(jì)算資源和模擬逼真度之間的平衡。靠近鼻錐壁的元件必須具有足夠的網(wǎng)格分辨率，以捕捉尖銳的熱梯度和速度梯度。下面顯示了大約157k個元素的粗網(wǎng)格示例，顯示了不同網(wǎng)格大小的不同區(qū)域。
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