整車外氣動CFD模擬
關注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2021-09-28
整車外氣動CFD模擬的實例教程
而這些外部的客觀現(xiàn)象實則是汽車空氣動力學特性以及流體氣動機理和規(guī)律的反應。研究汽車空氣動力學特性對于進行車身外觀改型設計和提高汽車性能指標來說具有重要的理論依據(jù)和現(xiàn)實意義。研究汽車外流場中的氣流分離以及湍流渦結構等復雜現(xiàn)象是揭示其內在機理和規(guī)律的重要環(huán)節(jié)。為了補充甚至是取代相關試驗，CFD在汽車研發(fā)過程中正扮演著越來越重要的角色。在汽車研發(fā)過程，需要利用嚴格的CFD氣動基準模型與試驗作驗證，方可確保預測的準確性。
2、包含汽車前端的整車外氣動分析技術難點
為了更精確的模擬發(fā)動機前艙進氣以及風阻系數(shù)，由于前艙內的零部件對前端進氣有直接的阻力影響，從而會影響最終的計算結果，因而對于前艙內大部分零部件都要保留，如水箱、冷凝器、冷卻風扇、發(fā)動機以及相關的周圍零部件等，而這些部件的保留對于整車氣動分析的難度則大大增加。
長久來看，人們更多的是采用簡單的Ahmed體作為基準模型去驗證仿真工具，而Ahmed體形狀相對簡單，基于它建立的CFD方法無法適用于實車模型。隨著開源的DrivAer汽車模型的建立，填補了車輛CFD氣動基準模型的巨大空白。目前CFD技術應用于整車外氣動及熱管理分析等已經相對純熟，所獲得的計算精度通過建立嚴格的標準流程，往往也能達到設計人員希望的標準。然而從實現(xiàn)過程和效率上來說，目前這部分工作仍然建立在巨大的重復性的前處理工作上，從整個CFD分析的流程來看，仍然有許多不盡如人意的地方，具體體現(xiàn)在：
幾何前處理，對于傳統(tǒng)的CFD模擬方法而言，由于整車前端零部件眾多，往往會存在許多小縫隙或重疊部分導致網格無法成功劃分，而必須事先進行幾何簡化、清理以及相應的包面處理，使原始的CAD幾何能夠順利生成符合要求的計算網格。
展開 具體介紹詳見White Paper：《ANSYS Fluent Mosaic Technology Automatically Combines Disparate Meshes with Polyhedral Elements for Fast, Accurate Flow Resolution》
-Ansys獨家專利
任務面板
任務狀態(tài)
增加額外任務
流程任務重新定義
-所有的任務都可以使用“Revert and Edit”重新編輯
-輕松應對上游輸入變更
附加TUI腳本：Custom Journal Task
-密閉幾何流程支持在標準任務流程中添加自定義的腳本(Fluent Meshing TUI command)
-可以適用更加復雜的任務需求
網格模板保存
-將最優(yōu)化設置保存為模板以供復用
整車外氣動分析網格生成流程詳解(FTM)-Fault-tolerant mesh workflow
背景介紹
技術需求：
-汽車整車的外氣動性能優(yōu)化是設計階段必備環(huán)節(jié)
-整車零部件繁多，幾何尺度差異較大；模型缺陷較多
-實體模型與集總參數(shù)模型(HX)共存
-包含靜止與轉動區(qū)域-輪胎，風扇等
展開 eVTOL在研發(fā)過程中有諸多難點和重點，Ansys CFD 在 eVTOL（電動垂直起降飛行器）領域提供了覆蓋氣動優(yōu)化、多物理場耦合、熱管理、噪音控制等全流程的仿真解決方案，助力工程師應對復雜設計挑戰(zhàn)。
ZEVA ZERO曾利用 Ansys CFD 優(yōu)化氣動布局，使其在垂直起降時的噪音低于街道環(huán)境，同時滿足 GoFly 競賽中 40 海里續(xù)航和 100 mph 速度要求；Volvo EX90 電動車通過 GPU 加速 CFD 模擬，將空氣動力學優(yōu)化周期縮短，助力提升電動車續(xù)航里程。
6月19日，以『Ansys CFD在eVTOL領域的解決方案』為主題的Ansys官方研討會于線上開展，下滑預約??
時間：6月19日（星期四），16：00-17：00
內容簡介：主要介紹Ansys CFD產品在電動垂直起降飛行器(eVTOL)產品研發(fā)過程中的解決方案；解決方案涵蓋飛行車外氣動、旋翼、氣動噪聲和電池熱管理等方面的仿真解決方法和相關案例。
講師：
姚翔 | Ansys高級應用工程師
北京航空航天大學能源學院葉輪機械工學碩士。長期從事旋轉機械相關的設計、仿真工作，現(xiàn)任Ansys旋轉機械方向應用工程師，對Ansys旋轉機械產品體系有著豐富經驗。
形式：線上
費用：免費
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技術鄰簡介：
技術鄰專注于工科技術社區(qū)，從最早的CAE技術社區(qū)（中國CAE聯(lián)盟）發(fā)展而來，在CAE領域有20年的教學和咨詢服務經驗。
展開 摘要
本應用基于神威·太湖之光超級計算機與自研自適應加密網格框架（SAMR[1]）完成了某真實汽車模型的氣動仿真數(shù)值模擬。為提高計算精度與效率，采用了8層網格加密，網格規(guī)模約10億量級、并行規(guī)模在50萬核并行規(guī)模。流場數(shù)值求解器則是采用了自主研發(fā)的非定常格子玻爾茲曼流場求解器（LBM[2]，Lattice Boltzmann Method）與采用簡單的Smagorinsky湍流模型。所計算的Ahmed標準車模阻力系數(shù)與實驗高度吻合，具備了工程應用能力。
一、背景
在汽車設計和改型中，數(shù)值計算和風洞試驗是評估氣動性能的兩大手段。風洞試驗模型制作和試驗實施的周期長，成本高，因此如何減少風洞實驗次數(shù)，提高汽車設計效率，一直是汽車設計及空氣動力學領域研究的重點。
數(shù)字風洞即風洞的數(shù)字化，是遵循數(shù)字孿生理念，通過高保真數(shù)值計算、機器學習等技術手段，將物理風洞試驗設施和試驗過程1:1還原到數(shù)字世界，從而具備實施高置信數(shù)字風洞試驗的能力。通過數(shù)字風洞試驗，可以取代部分早期風洞試驗車次和部分風洞試驗，從而緩解風洞試驗成本高、周期長與旺盛試驗需求之間的矛盾。
國家超級計算無錫中心神工坊團隊，依托我國最先進的國產自主超級計算機神威·太湖之光，自主研制了結構網格自適應框架（SAMR[1]）與格子玻爾茲曼流場求解器（LBM[2],Lattice Boltzmann Method)，形成了自主數(shù)值風洞軟硬件基礎框架，可以高效地為汽車氣動仿真賦能。
二、方法
下面對40m/s(或144km/h)速度下的Ahmed標準汽車模型（25°后背角）與某實車模型進行數(shù)值模擬。
（1）網格生成: 采用國家超級計算無錫中心自主開發(fā)的結構網格自適應加密框架，可對汽車中復雜幾何表面以及流場變化劇烈的地方進行自動加密。
展開 作品名稱：基于LeakShield+RapidOctree前處理的高效整車外氣動自動化仿真工作流
作者： 舒海波 | 泛亞汽車技術中心有限公司 研發(fā)工程師
關鍵詞：LeakShield， RapidOctree，F(xiàn)luent，整車外氣動
作者說
本次課題的成功，充分體現(xiàn)了Fluent生態(tài)的獨特優(yōu)勢。從LeakShield + RapidOctree 的高效前處理，到PyFluent的自動化集成，再到GEKO/SBES模型提供的效率與精度雙重選擇，這一完整工具鏈讓工程師能真正回歸數(shù)據(jù)分析與性能優(yōu)化本身。我們建立的這套標準化流程將為實現(xiàn)更高比例的虛擬開發(fā)帶來巨大價值。
30分鐘完成整車縫隙封堵
本課題采用LeakShield+RapidOctree網格生成技術，通過PyFluent構建了整車外氣動仿真自動化工作流，實現(xiàn)前處理、求解、后處理的無縫集成。復雜整車幾何模型的前處理時間從傳統(tǒng)的6天壓縮到1天內，效率提升超過80%。求解過程分別采用穩(wěn)態(tài)GEKO湍流模型和瞬態(tài)SBES進行對比分析。通過與全尺寸油泥模型風洞實驗驗證，穩(wěn)態(tài)GEKO方法風阻系數(shù)誤差控制在3%以內，適用于快速優(yōu)化仿真；SBES方法雖僅完成單工況計算，但展現(xiàn)出更高的絕對精度，可能具備作為關鍵工況高精度驗證的潛力，仍需進一步研究驗證。本研究為基于Fluent的汽車外氣動仿真開發(fā)提供了全新的標準化流程。結合新版HPC Ultimate License的使用，大幅降低了整車仿真成本，同時為后續(xù)GPU大規(guī)模并行計算的部署提供了關鍵的license支撐，為整車氣動開發(fā)提供了高效經濟的數(shù)字化解決方案。
挑戰(zhàn)/需求
隨著車型開發(fā)節(jié)奏加快及虛擬開發(fā)比重提升，傳統(tǒng)外氣動仿真流程長、效率低的問題日益凸顯。如何在保證精度的前提下大幅提升效率、降低成本，成為支持新車型氣動快速開發(fā)所面臨的核心挑戰(zhàn)。
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“Ansys 2025 全球仿真大會”仿真應用大賽優(yōu)秀作品展示
本屆仿真應用大賽最終評選出 30 篇 TOP 優(yōu)秀作品，分別榮獲一、二、三等獎及行業(yè)最佳實踐獎。近 200 位來自汽車、半導體、高科技、能源等行業(yè)的仿真精英參賽，他們以前沿思維與創(chuàng)新實踐，充分展現(xiàn)了仿真技術的無限潛能。我們將陸續(xù)為大家分享獲獎佳作，帶您一同領略仿真賦能創(chuàng)新的非凡力量，希望用戶能從中汲取靈感、啟迪思路。
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eVTOL ，電動垂直起降飛行器（Electric Vertical Takeoff and Landing）現(xiàn)在對于大家來說應該不是一個陌生的名詞了，過去一年里，eVTOL 產業(yè)發(fā)展迅速，許多國家都在積極開展相關研究和試點項目。
eVTOL在研發(fā)過程中有諸多難點和重點，Ansys CFD 在 eVTOL（電動垂直起降飛行器）領域提供了覆蓋氣動優(yōu)化、多物理場耦合
Fluent Meshing簡介
-集成于FLUENT操作環(huán)境中(Meshing Mode)
-基于TGRID 發(fā)展完善
-包含從CAD導入到體網格生成的完整流程
-兩套工作環(huán)境：基于樹狀列表Outline based-(舊工作流程) 、基于流程(模板）Workflow based
本文介紹由Formula SAE開發(fā)的車輛外氣動分析的預定義模板，包括了網格細化、后處理等完整過程，用戶只需要導入自己的CAD，做一些調整，就可以劃分網格、運行計算。
概述
簡介
準備工作
使用預先建立的參數(shù)化車輛CAD
使用自己的CAD
壓力中心可視化
更改設計
1.簡介
摘要
為對概念設計戰(zhàn)略大飛機且加裝預警雷達天線的氣動特性進行對比，采用CATIA軟件，設計一種戰(zhàn)略大飛機的3D幾何模型。基于計算流體力學(computational fluid dynamics，CFD)技術
之前說明了如何用Fluent經典流程處理戰(zhàn)機的外氣動問題（詳見Fluent戰(zhàn)機外氣動模擬流程）。但同樣的縮比戰(zhàn)機模型，如果需要改變飛行攻角、馬赫數(shù)以及飛行高度（飛行高度決定了外流場的靜壓、靜溫邊界條件）等參數(shù)來進行對比研究，F(xiàn)luent經典流程功能處理起來就顯得麻煩。此時可考慮用Fluent Aero來進行類似的改變參數(shù)的對比仿真研究。
Aero是近幾年的Fluent版本中才出現(xiàn)的，具體是什么版本并沒了解過
1 引言
Fluent Meshing中的Fault Tolerant流程為模擬復雜模型外氣動帶來了一定的便捷。本文以一架縮比模型戰(zhàn)機為例說明 Fluent對于一個極端復雜模型的外氣動的仿真流程，僅供示例，部分參數(shù)的取值不具有實際工程意義，在工程中需按照實際情況合理設置網格、計算域和計算參數(shù)等。
2 前處理
原模型是一個極端復雜裝配體，部件繁多，而且許多面體沒有正確地實體化
摘要
本應用基于神威·太湖之光超級計算機與自研自適應加密網格框架（SAMR[1]）完成了某真實汽車模型的氣動仿真數(shù)值模擬。為提高計算精度與效率，采用了8層網格加密，網格規(guī)模約10億量級、并行規(guī)模在50萬核并行規(guī)模。流場數(shù)值求解器則是采用了自主研發(fā)的非定常格子玻爾茲曼流場求解器（LBM[2]，Lattice Boltzmann Method）與采用簡單的Smagorinsky湍流模型
3、Simerics MP+ for Vehicle 的解決方案
本文所介紹的應用于整車外氣動CFD模擬的快速方法則是應用Simerics-MP+ for Vehicle的專業(yè)應用模板來進行整車外氣動特性模擬，當然該模板同樣可以應用于除霜除霧、涉水、水管理、發(fā)動機艙熱管理相關的仿真計算，且同樣具有高效快速的特征。
