汽車外流場(chǎng)的案例
汽車外流場(chǎng)CFD分析的前處理操作要點(diǎn)
汽車外流場(chǎng)分析是目前CFD分析領(lǐng)域中應(yīng)用范圍最廣的方向之一，因此也就成了深受眾多CFD人重視的方向。
4.設(shè)置全局、局部網(wǎng)格尺寸及邊界層屬性，并在相應(yīng)的求解器面板下建立尺寸加密盒，并設(shè)置網(wǎng)格尺寸。通常會(huì)在前格柵、前機(jī)艙蓋、機(jī)艙內(nèi)部、前擋風(fēng)玻璃、氣壩、后視鏡、擾流板等處建立尺寸加密盒。
8.設(shè)置Interface。在求解器面板下，對(duì)冷卻系統(tǒng)芯體、散熱風(fēng)扇等處的interface面進(jìn)行設(shè)置。
以上便是汽車外流場(chǎng)分析前處理在ANSA中的操作要點(diǎn)，希望對(duì)大家能有拋磚引玉之功效。
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汽車外流場(chǎng)分析及Zooming技術(shù)的應(yīng)用
汽車外流場(chǎng)分析是利用計(jì)算流體力學(xué)（CFD）的原理研究流體在流體流過(guò)汽車外表面時(shí)的流動(dòng)規(guī)律的分析與研究，其分析目的是為汽車的外形優(yōu)化設(shè)計(jì)提供可靠的數(shù)據(jù)支撐，進(jìn)而提高汽車的外觀審美和燃油經(jīng)濟(jì)型。汽車行駛時(shí)與空氣產(chǎn)生復(fù)雜的相互作用，這對(duì)汽車的行駛狀態(tài)影響很大，特別是汽車高速行駛時(shí)會(huì)承受強(qiáng)大的氣動(dòng)力作用。眾所周知，汽車行駛時(shí)受到的氣動(dòng)力是與汽車速度平方成正比，而汽車克服氣動(dòng)阻力所消耗的功率和燃料是隨車速的急劇增加的。因此，使汽車具有良好的形狀以降低汽車的氣動(dòng)阻力，不但可以提高汽車的動(dòng)力性，而且還可以提高汽車的燃料經(jīng)濟(jì)性。對(duì)于高速汽車來(lái)說(shuō)，空氣動(dòng)力穩(wěn)定性是汽車高速安全行駛的前提。現(xiàn)代汽車工業(yè)越來(lái)越多的將CFD方法引入到設(shè)計(jì)中去，相比CFD方法，試驗(yàn)法具有成本高，周期長(zhǎng)，不能得到全部的外形氣動(dòng)數(shù)據(jù)等缺點(diǎn)，理論分析法具有適應(yīng)面小等缺點(diǎn)，CFD方法無(wú)疑是設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)最有效快速的選擇。CFD在汽車中的應(yīng)用一般包含以下幾個(gè)方面：
（1）汽車的外形空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)（即外流場(chǎng)分析）。
（2）空調(diào)系統(tǒng)的流場(chǎng)、熱分析。
（3）發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的流暢熱分析。
（4）駕駛室的熱舒適性分析。
（5）汽車的氣動(dòng)噪音分析。
（6）空氣動(dòng)力特性對(duì)汽車操作性的的影響。
其他還包括發(fā)動(dòng)氣缸、燃燒、排氣管等流動(dòng)分析。
Sctera是日本CRADLE公司研制大型通用CFD計(jì)算軟件，廣泛應(yīng)于汽車制造，航空航天，化學(xué)反應(yīng)、食品工程、制冷設(shè)備、建筑行業(yè)、海洋工程等多領(lǐng)域CFD分析，其擁有牛頓流體、非牛頓流多相流、化學(xué)反應(yīng)、擴(kuò)散、熱輻射、電子散熱的模擬功能，兼容四面體、五面體、六面體等多種類型網(wǎng)格，并且具有嵌套網(wǎng)格技術(shù)和多種高精度的差分格式。截至目前已經(jīng)在全球擁有超過(guò)1000個(gè)license,以高速度的計(jì)算效率和超值的價(jià)格在市場(chǎng)中占有重要的地位。
展開 ANSA在汽車外流場(chǎng)網(wǎng)格的應(yīng)用
一、幾何清理
（1） 讀入模型數(shù)據(jù)
（2） 幾何模型檢查
（3） 建立外流場(chǎng)區(qū)域
（4） 模型修改
（5） 邊界條件設(shè)置
二、面網(wǎng)格生成
（1）車體及流體區(qū)域網(wǎng)格劃分，用CFD網(wǎng)格功能生成面網(wǎng)格。
（2）局部網(wǎng)格加密，重用CFD網(wǎng)格生成功能生成網(wǎng)格
（3）面網(wǎng)格調(diào)整
三、體網(wǎng)格生成
（1）邊界層網(wǎng)格生成，采用layers生成邊界層網(wǎng)格。
（2）體網(wǎng)格生成，自動(dòng)識(shí)別體，并自動(dòng)劃分體網(wǎng)格。
（3）體網(wǎng)格檢查，檢查網(wǎng)格質(zhì)量，確保沒(méi)有負(fù)體積出現(xiàn)。
ansa在汽車外流場(chǎng)網(wǎng)格的應(yīng)用.pdf
ANSA關(guān)于汽車外流場(chǎng)建模的方法及步驟
VOLUME MESH ---Improve（Fix Quality)
ANSA關(guān)于汽車外流場(chǎng)建模方法--有限元在線.pdf
【技術(shù)】AICFD助力汽車空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)
小汽車外流場(chǎng)案例 - 計(jì)算結(jié)果分析
圖4，圖5為流場(chǎng)對(duì)稱面及車身表面壓力云圖。由圖可知，在車身上表面，除車身前臉部分、發(fā)動(dòng)機(jī)罩與前風(fēng)窗交界處，及后風(fēng)窗與行李箱罩交界處出現(xiàn)正壓外，其余部分均為負(fù)壓。在汽車前部壓力比較大，后部存在著負(fù)壓，前后的壓力差造成了汽車的壓差阻力。
圖4 流場(chǎng)對(duì)稱面壓力云圖
圖5 汽車表面壓力云圖
圖6為汽車中心對(duì)稱平面流線圖。由圖所示，氣流分離在汽車尾部形成尾渦，是影響汽車行駛穩(wěn)定性的原因之一。
圖
6
對(duì)稱面流線圖
圖7為汽車尾部速度流場(chǎng)矢量圖，如圖所示，汽車尾渦是由于上下表面氣流的壓差與卷帶形成的。大尺度的渦形成與消散使得氣流能量消耗增加，從而顯著增加氣動(dòng)阻力。
展開 跑了個(gè)汽車外流場(chǎng)算例
流線圖，歡迎討論→_→
汽車外流場(chǎng)仿真分析 ￥1
1 概述
2 使用軟件
3 模型前處理與網(wǎng)格劃分
3.1 CAD 模型的前處理
3.2 有限元模型的前處理
4 模型求解及結(jié)果分析
4.1 模型求解設(shè)置
4.2 求解結(jié)果分析
5 空氣阻力系數(shù)的計(jì)算
6 結(jié)論
1 概 述
本報(bào)告應(yīng)用 CFD 分析軟件，對(duì) HUPO 進(jìn)行外流場(chǎng)分析，給出整車滿載下的風(fēng)阻系數(shù)，為設(shè)計(jì)組提供參考。
本次分析采用半車模型，車身表面采用約（8-25mm）的三角形網(wǎng)格；風(fēng)洞尺寸為（40m×6m×10m），其壁面網(wǎng)格為（400-500mm）；體網(wǎng)格采用六面體單元，單元總數(shù)控制在 250萬(wàn)之內(nèi)。
本報(bào)告設(shè)風(fēng)洞入口邊界條件為 u0 = 30m / s ,出口條件為壓力出口，空氣密度為1.225kg/m3，計(jì)算中不考慮溫度變化。
2 使用軟件
本報(bào)告使用的前處理軟件為 ANSA，解算器和后處理軟件為 Star-CCM+。
3 模型前處理與網(wǎng)格劃分
汽車車身表面存在大量細(xì)小特征，要精確地模擬所有這些特征，經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致生成的網(wǎng)格單元數(shù)目巨大，從而使得求解時(shí)的計(jì)算量增加，因此在處理計(jì)算模型時(shí)對(duì)幾何數(shù)模進(jìn)行合理的簡(jiǎn)化。
3.1 CAD 模型的前處理
在 CATIA 中將汽車模型（特別是底盤部分）作合理的簡(jiǎn)化：保留輪胎、后視鏡等部件；由于底盤的復(fù)雜性，這里將車底化為平面，然后將車身表面和底盤的碎面縫合起來(lái)，形成若干個(gè)大的特征表面，將整個(gè)汽車簡(jiǎn)化為封閉的殼體；再在汽車周圍形成適當(dāng)?shù)目諝庥颍?0m×6m×10m），汽車與風(fēng)洞相對(duì)位置如圖 1 所示（由于汽車的對(duì)稱性，為減少計(jì)算采用半車身模型。
展開 CFdesign 汽車外流場(chǎng)中的應(yīng)用 CFDesign 9.0/ ACIS
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汽車在外流場(chǎng)中制動(dòng)散熱
今天晚上靈思一動(dòng)，想到一個(gè)如何在三維外流場(chǎng)中模擬汽車制動(dòng)溫度變化的方案，根據(jù)輸入時(shí)間車速曲線比較快速地模擬得到剎車溫度和換熱系數(shù)隨時(shí)間的變化。竊喜。爽！
OpenFOAM計(jì)算特斯拉汽車外流場(chǎng)，網(wǎng)格劃分方法為snappyHexMesh，包含全部命令及結(jié)果 ￥20
OpenFOAM計(jì)算特斯拉汽車外流場(chǎng)，網(wǎng)格劃分方法為snappyHexMesh，包含全部命令及結(jié)果
基于Simdroid解讀特斯拉Cyber-truck革新外形下的空氣動(dòng)力學(xué)特性
我們應(yīng)用自主研發(fā)的多物理場(chǎng)仿真平臺(tái)Simdroid流體模塊，對(duì)Cyber-truck的空氣動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了分析與解讀。
Simdroid流體模塊基于自主CFD仿真內(nèi)核開發(fā)，可以提供基于壓力的求解器（分離式、耦合式）和基于密度的求解器（隱式算法、顯式算法），模擬空氣等流體的流動(dòng)以及其他相關(guān)物理現(xiàn)象的完整的流體動(dòng)力學(xué)解決方案。在本案例中，根據(jù)汽車外流場(chǎng)空氣流動(dòng)的一般規(guī)律，湍流模型采用穩(wěn)態(tài)雷諾平均k-ω SST湍流模型。
2.3 分析流程
基于Simdroid對(duì)Cyber-truck的外流場(chǎng)進(jìn)行模擬，整體分析過(guò)程如下：
（1）幾何建模：特斯拉Cyber-truck整車模型，由Simdroid實(shí)現(xiàn)幾何建模與流體域抽取。
汽車整體模型
汽車及外流場(chǎng)模型
（2）材料屬性設(shè)置：流體采用Simdroid物性庫(kù)中的氣體（常密度）物性，具體參數(shù)如下：
密度
1.225kg/m3
粘度
1.7894e-05Pa·s
（3）網(wǎng)格剖分：采用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格對(duì)特斯拉Cyber-truck表面進(jìn)行面控制和網(wǎng)格加密，便于捕捉車輛周圍流動(dòng)細(xì)節(jié)。車輛表面及地面網(wǎng)格如圖所示。總網(wǎng)格量約229萬(wàn)。
汽車網(wǎng)格模型
（4）邊界條件設(shè)置和計(jì)算：使用穩(wěn)態(tài)雷諾平均k-ω SST湍流模型對(duì)特斯拉Cyber-truck外流場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算模擬。入口為速度入口，大小為30m/s，出口為壓力出口，大小為表壓0 Pa，汽車表面和地面為無(wú)滑移壁面。
（5）結(jié)果后處理：輸出顯示特斯拉Cyber-truck的表面速度分布圖、表面壓力分布圖、截面流線圖等空氣動(dòng)力學(xué)參數(shù)細(xì)節(jié)特征。
展開 
汽車流場(chǎng)數(shù)值模擬及優(yōu)化設(shè)計(jì)
[9] 趙又群,張奇.高速轎車車身前部外流場(chǎng)數(shù)值模擬[J].中國(guó)機(jī)械工程,2007,15:1886-1889.
ZHAO You-qun, ZHANG Qi. Numerical Simulation of External Flow Field around Automobile Foreside at High-Speed[J]. China Mechanical Engineering, 2007,15:1886-1889.
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YU Xue-bin, ZHEN Hua-xiang. Complex Flow Field around Automobile[J]. Auto Mobile Science & Technology, 2007,06:28-31.
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GU Zheng-qi. Automotive aerodynamics design[M]. Beijing: People traffic press, 2005.
展開 基于ANSA的翼型流場(chǎng)網(wǎng)格生成 ￥38
今天就先給大家?guī)?lái)一個(gè)Ansa生成翼型流場(chǎng)網(wǎng)格的案例，供大家學(xué)習(xí)探討。
Part 1
現(xiàn)介紹下ANSA生成翼型流場(chǎng)網(wǎng)格的方法。
目前，關(guān)于ANSA生成外流場(chǎng)網(wǎng)格，網(wǎng)上流傳比較多的是一個(gè)汽車外流場(chǎng)（http://oss.jishulink.com/caenet/forums/upload/2014/12/17/380/144826289102995.pdf）。
這個(gè)案例很不適合初學(xué)者，原因有二：
l 汽車模型復(fù)雜，前處理耗時(shí)較長(zhǎng)；
l 一些關(guān)鍵步驟，特別是如何生成體網(wǎng)格，沒(méi)有講清楚。（我當(dāng)時(shí)學(xué)的時(shí)候連蒙帶猜，探索了很久才搞懂）
實(shí)際上，對(duì)于簡(jiǎn)單翼型的網(wǎng)格生成有兩種方式：
l 做出包含翼型的邊界域，然后生成體網(wǎng)格。這是ANSA做流場(chǎng)網(wǎng)格的通用思路，汽車也好，飛機(jī)也好，都可以采用這種方式。上面的汽車外流場(chǎng)用的就是這個(gè)方法。
l 在一個(gè)面上做好流場(chǎng)網(wǎng)格，再拉伸，得到三維網(wǎng)格。這個(gè)方法很方便。
我們今天要介紹的就是第二種。
Part 2
2.1 翼型生成
a) UG中，插入>曲線>樣條>通過(guò)點(diǎn)>文件中的點(diǎn)，然后就會(huì)自動(dòng)得到擬合的翼型曲線。
b) 拉伸，得到翼面。
2.2 ANSA-幾何清理
a) 在ANSA中打開剛剛的0012UG文件；
c) 補(bǔ)足翼尖缺面。
d) 建立對(duì)稱面。
e) 切割對(duì)稱面。
f) 至此，幾何清理完成。
2.3 ANSA-面網(wǎng)格生成
進(jìn)入MESH模塊進(jìn)行面網(wǎng)格生成。
a) 首先Hot Points>Inset，在翼型與對(duì)稱面交接區(qū)，在如下位置，插入四個(gè)熱點(diǎn)，方面后面進(jìn)行節(jié)點(diǎn)布局。
展開 【AICFD案例教程】汽車外氣動(dòng)-AI加速
圖5-2 殘差曲線對(duì)比
計(jì)算完成后，對(duì)加速前后的汽車表面壓力分布進(jìn)行對(duì)比，可以看出兩者表面壓力具有相同的分布。
圖5-3 汽車表面壓力分布對(duì)比
計(jì)算完成后，對(duì)加速前后外流場(chǎng)中心界面壓力分布進(jìn)行對(duì)比，可以看出兩者表面壓力具有相同的分布。
圖5-4 外流場(chǎng)中心截面壓力分布對(duì)比
計(jì)算完成后，對(duì)加速前后的汽車迎風(fēng)方向總壓力和總摩擦力進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)比對(duì)計(jì)算得出汽車表面阻力誤差不超過(guò)8%。
圖5-5 汽車迎風(fēng)方向總壓力和總摩擦力對(duì)比
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展開 飛機(jī)外流場(chǎng)計(jì)算練習(xí)
1：模型準(zhǔn)備（模型系網(wǎng)友提供）
2：導(dǎo)入star-ccm+
3:檢查幾何拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，建立球形空間域
4：由于對(duì)稱性，切分一半模型
5：由于幾何模型不封閉，需要先進(jìn)行包面處理，設(shè)置相應(yīng)的包面尺寸，去掉默認(rèn)的特征線。進(jìn)行包面處理，網(wǎng)格模型里面選擇包面（star-ccm+的包面功能太強(qiáng)大了，對(duì)復(fù)雜模型的包面處理非常便捷）。
包面圖如下：
6：重新設(shè)置網(wǎng)格尺寸，進(jìn)行面網(wǎng)格和體網(wǎng)格生成，網(wǎng)格模型選擇：面網(wǎng)格，多面體網(wǎng)格，邊界層網(wǎng)格，其中邊界層網(wǎng)格選6層，1.6的增長(zhǎng)因子，只保留機(jī)身壁面的邊界層網(wǎng)格，其它邊界去掉邊界層網(wǎng)格劃分。
面網(wǎng)格：
體網(wǎng)格：
