外流場(chǎng)
關(guān)注創(chuàng)建者：汽車類CAE、CFD分析 創(chuàng)建時(shí)間：2016-10-31
外流場(chǎng)的視頻教程
BabyJade-Fluent meshing建筑外流場(chǎng)（SCDM建模）
新建了一個(gè)Fluent仿真交流群，群號(hào)854167668，歡迎交流 本案例為Fluent照顧初學(xué)者，講解詳細(xì)，如有疑問，敬請(qǐng)留言 本視頻是Fluent建筑外流場(chǎng)的教學(xué)視頻，學(xué)習(xí)內(nèi)容： 1、采用SCDM建模，生成Enlcosure建筑外流場(chǎng)，并設(shè)定邊界及區(qū)域 2、基于Fluent Meshing工作流模式對(duì)模型劃分網(wǎng)格 3、采用Fluent軟件對(duì)穩(wěn)態(tài)條件下的外流場(chǎng)進(jìn)行模擬 4、分析外流場(chǎng)的云圖
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Hypermesh_Fluent噴嘴及其外流場(chǎng)氣液兩相流VOF模型六面體網(wǎng)格劃分過程
01使用SolidWorks創(chuàng)建噴嘴及外流場(chǎng)幾何模型 02將幾何模型導(dǎo)入Hypermesh中 03然后在Hypermesh中劃分噴嘴及其外流場(chǎng)氣液兩相流VOF模型六面體網(wǎng)格 04設(shè)置Fluent要求的邊界層：入口、出口、壁面、對(duì)稱面等 05將模型導(dǎo)出case文件 06附件帶有設(shè)置好的fluent邊界條件case文件，導(dǎo)入fluent可直接求解，已經(jīng)設(shè)置好邊界條件可參考
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外流場(chǎng)的實(shí)例教程
PERA SIM和fluent結(jié)果對(duì)比
通過本案例中展示的使用PERA SIM的流體力學(xué)仿真模塊， 對(duì)建筑外流場(chǎng)仿真的詳細(xì)操作流程，仿真結(jié)果與通用CFD求解器Fluent做對(duì)比，可以看出PERA SIM對(duì)外流場(chǎng)的仿真具有出色的計(jì)算精度、強(qiáng)的求解魯棒性以及豐富的后處理功能。
PERA SIM顯示建筑物外流場(chǎng)網(wǎng)格模型
二、材料賦予
建筑外流場(chǎng)的流體材料是空氣，PERA SIM提供材料創(chuàng)建界面，輸入空氣的密度和粘度。
PERA SIM材料創(chuàng)建
將創(chuàng)建好的空氣材料，賦予計(jì)算域。
材料賦予計(jì)算域
三、分析類型
PERA SIM對(duì)于CFD分析，提供了穩(wěn)態(tài)分析和瞬態(tài)分析，對(duì)于本案例的建筑外流場(chǎng)，采用穩(wěn)態(tài)分析即可。參考?jí)毫υO(shè)置為一個(gè)大氣壓。由于建筑外流場(chǎng)屬于強(qiáng)迫流動(dòng)，不需要考慮重力的影響。
PERA SIM分析類型
四、湍流模型
PERA SIM提供了多種湍流模型供選擇，如層流模型、S-A模型、k-epsilon模型、k-omega模型、Transition-SST模型等。
PERA SIM提供的湍流模型
對(duì)于建筑外流場(chǎng)，由于湍流強(qiáng)度和旋流不算太強(qiáng)，選取Standard k-epsilon湍流模型是合適的。
選取Standard k-epsilon湍流模型
五、邊界條件
入口邊界類型設(shè)置為速度入口，法向速度為10m/s。
展開 本文基于安世亞太自主開發(fā)的PERA SIM.Fluid流體仿真軟件，對(duì)某型號(hào)導(dǎo)彈的外流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算，得到了相應(yīng)馬赫數(shù)下導(dǎo)彈外流場(chǎng)的壓力及速度分布。
導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)如下圖所示（彈體長(zhǎng)1米）。
基于PERA SIM.Fluid流體仿真軟件，具體的仿真工況條件為：
馬赫數(shù)1.53（520.7m/s）；
AOA攻角0° ，H=0km；
無窮遠(yuǎn)場(chǎng)壓力入口101325Pa。
來流假設(shè)為理想氣體；用給定的自由流馬赫數(shù)和靜態(tài)條件來模擬無限遠(yuǎn)場(chǎng)處的自由流動(dòng)，計(jì)算的湍流模型為k-Omega SST，其可以很好地模擬飛行器外流場(chǎng)的附著流動(dòng)和薄層自由剪切流動(dòng)，且具有良好的魯邦性和數(shù)值收斂性。
為了滿足壁面無反射邊界條件為“無窮遠(yuǎn)”的要求，在距離壁面較遠(yuǎn)處生成一個(gè)大圓柱，以確定導(dǎo)彈外流場(chǎng)的計(jì)算域；對(duì)應(yīng)的圓柱體計(jì)算區(qū)域直徑為20m，深度為25m，其中導(dǎo)彈前側(cè)為5m，后側(cè)20m（以捕捉導(dǎo)彈尾翼的氣流特性）。對(duì)包裹后的外流場(chǎng)進(jìn)行網(wǎng)格劃分，如下圖所示；由于導(dǎo)彈周邊的流場(chǎng)氣動(dòng)變化比較劇烈，為了更好地捕捉其流動(dòng)現(xiàn)象，對(duì)導(dǎo)彈周邊的網(wǎng)格進(jìn)行了加密細(xì)化，網(wǎng)格數(shù)量約為375萬。
導(dǎo)彈外表面的網(wǎng)格分布如下圖所示。
采用上述數(shù)值模擬方法及物性參數(shù)條件，對(duì)導(dǎo)彈的外流場(chǎng)氣動(dòng)特性進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，當(dāng)來流馬赫數(shù)為1.53時(shí)，AOA為0°時(shí)，其結(jié)果如下所述（M=1.53）。
展開 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，確保沒有負(fù)體積出現(xiàn)。
ansa在汽車外流場(chǎng)網(wǎng)格的應(yīng)用.pdf
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)于高速汽車來說，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。
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外流場(chǎng)的最新內(nèi)容
STAR-CCM+在汽車行業(yè)中的應(yīng)用8個(gè)月前
參考案例-分析方法-劇本動(dòng)畫：評(píng)估車輛空氣動(dòng)力學(xué)
參考案例-分析方法-高級(jí)渲染：光線追蹤
· 減阻 (Drag Reduction)：通過仿真分析車身外流場(chǎng)，優(yōu)化車身造型（如A柱角度、車頂曲線、后視鏡設(shè)計(jì)、車尾擾流等），降低風(fēng)阻系數(shù)（Cd值）。每降低0.01的Cd值，對(duì)燃油車和電動(dòng)車的續(xù)航都至關(guān)重要。
因此本文采用S-A模型作為湍流模型，解決葉片的外流場(chǎng)湍流問題。
庫(kù)朗特?cái)?shù)的選擇會(huì)影響FENSAP對(duì)流場(chǎng)以及DROP3D對(duì)水滴場(chǎng)的求解過程。本報(bào)告選擇的流場(chǎng)求解庫(kù)朗特?cái)?shù)為100，在這個(gè)數(shù)值下，本地時(shí)間步由特征速度，音速以及每個(gè)單元體的尺寸計(jì)算得出。本文選擇的水滴場(chǎng)求解庫(kù)朗特?cái)?shù)為2，在這個(gè)數(shù)值下，本地時(shí)間步由當(dāng)?shù)厮俣龋枇σ约懊總€(gè)單元體的尺寸計(jì)算得出。
</p><p><br></p><p>采用LBM+GPU的計(jì)算方法準(zhǔn)確、高效的獲取瞬態(tài)外流場(chǎng)壓力脈動(dòng)，耦合SEA統(tǒng)計(jì)能量法計(jì)算聲傳播，分析汽車艙內(nèi)噪聲水平。在實(shí)際工程項(xiàng)目中，可以調(diào)整尾翼的造型，引導(dǎo)氣流，避免沖擊后擋風(fēng)玻璃。這樣既可以保留鏤空造型特征，又可以減少流動(dòng)噪聲源的強(qiáng)度。CFD和NVH的設(shè)計(jì)迭代過程可通過批處理模式，自動(dòng)輸出報(bào)告，提高效率。
Ansys 2025 R1 版本不僅凸顯了其 GPU 求解器的進(jìn)步，而且還為各種應(yīng)用添加了基于 Web 、按需提供的功能：
Fluent 多 GPU 求解器現(xiàn)在支持包含極大網(wǎng)格數(shù)量的應(yīng)用，例如汽車外流場(chǎng)分析等。
圖 1 ICFD 汽車外流場(chǎng)、水流沖擊大壩、圓柱擾流案列
2. LS-DYNA ICFD 基本功能
2.1自動(dòng)體網(wǎng)格生成
ICFD 求解器使用自動(dòng)體網(wǎng)格器劃分流體域。 這極大地簡(jiǎn)化了前處理階段，而且，提供高質(zhì)量的表面網(wǎng) 格。 對(duì)于 FSI 流-固耦合分析，求解器使用 ALE 方法進(jìn)行網(wǎng)格移動(dòng)。
目前我們已掌握涂布仿真各個(gè)技術(shù)難點(diǎn)，構(gòu)建了涂布內(nèi)/外流場(chǎng)非牛頓流體漿料的多相流模型，可以在微米層級(jí)上精確地體現(xiàn)涂布漿料的濕膜厚度分布，精度誤差在8%以內(nèi)。目前已經(jīng)多次用于工藝涂布問題解決分析，起到了很好的虛擬驗(yàn)證作用。
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。
Embed 代碼生成支持所有強(qiáng)制性MISRA-C2012準(zhǔn)則
陳剛
Altair CFD 技術(shù)經(jīng)理
▉ 主講題目：
融合、提效，CFD 模塊新看點(diǎn)
空氣動(dòng)力學(xué)和氣動(dòng)噪聲
基于LBM算法和GPU的高精度求解器
CFD+SEA耦合方法分析外流場(chǎng)和乘員艙噪聲
1）案例描述
AICFD在汽車行業(yè)有著廣泛應(yīng)用，包括汽車外流場(chǎng)以及零件內(nèi)流場(chǎng)等
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，通過比對(duì)計(jì)算得出汽車表面阻力誤差不超過8%。
