Számítógépes aerodinamikai és hidrodinamikai szoftver FlowVision Különféle műszaki vagy természeti tárgyak virtuális aerodinamikai fújására tervezték. Az objektumok lehetnek közlekedési termékek, energetikai létesítmények, hadiipari termékek és mások. FlowVision lehetővé teszi az áramlás szimulálását a bejövő áramlás különböző sebességein és a zavarásának különböző fokán (turbulencia fokán).

A modellezési folyamat szigorúan a probléma háromdimenziós térbeli megfogalmazásában történik, és az „ahogy van” elv szerint halad, ami magában foglalja a felhasználó objektumának teljes értékű geometriai modelljének tanulmányozásának lehetőségét minden egyszerűsítés nélkül. Az importált háromdimenziós geometria feldolgozására létrehozott rendszer lehetővé teszi, hogy fájdalommentesen dolgozzon bármilyen bonyolultságú modellel, ahol a felhasználó valójában maga választja ki tárgyának részletezettségi szintjét - hogy át akar-e fújni egy egyszerűsített, simított külső modellt. kontúrok vagy teljes értékű modell minden szerkezeti elemmel, egészen a keréktárcsák csavarfejeiig és a gyártó logójáig figura formájában az autó orrán.

Sebességeloszlás a versenyautó karosszériájának környezetében.

Minden részletet figyelembe vettek – a kerék küllőit, a kormánykerék küllőinek aszimmetriájának hatását az áramlási mintára.

FlowVision alapított Orosz csapat fejlesztők (TESIS cég, Oroszország) több mint 10 évvel ezelőtt, és a hazai fundamentális és matematikai iskola fejlesztésein alapul. A rendszert azzal az elvárással hozták létre, hogy különféle végzettségű felhasználók – diákok, tanárok, tervezők és tudósok – dolgozzanak majd vele. Egyszerű és összetett problémákat egyaránt hatékonyan tud megoldani.

A terméket különféle iparágakban, tudományban és oktatásban használják - repülés, űrhajózás, energia, hajógyártás, autóipar, ökológia, gépipar, feldolgozó- és vegyipar, orvostudomány, nukleáris ipar és védelmi szektor, és Oroszország legnagyobb telepítési bázisával rendelkezik.

2001-ben a Minisztérium Főtanácsának döntése alapján Orosz Föderáció A FlowVisiont az orosz egyetemek folyadékmechanika és gázmechanika oktatási programjába való beépítésre javasolták. Jelenleg a FlowVision-t Oroszország vezető egyetemei – MIPT, MPEI, Szentpétervári Állami Műszaki Egyetem, Vlagyimir Egyetem, UNN és ​​mások – oktatási folyamatának részeként használják.

2005-ben a FlowVision átment a teszteken, és megfelelőségi tanúsítványt kapott az Orosz Föderáció állami szabványától.

Főbb jellemzők

Szívében FlowVision a tömegmegmaradás törvényének elve rejlik - a feltöltött zárt számított térfogatba belépő anyag mennyisége megegyezik az onnan csökkenő anyagmennyiséggel (lásd 1. ábra).

Rizs. 1 A tömegmegmaradás törvényének elve

Egy ilyen probléma megoldása úgy történik, hogy a határokon lévő adatok alapján megkeressük egy mennyiség átlagos értékét egy adott térfogatban (Ostrogradsky-Gauss tétel).

Rizs. 2 Térfogat feletti integráció határértékek alapján

A pontosabb megoldás érdekében az eredeti számított térfogatot kisebb térfogatokra osztjuk.

Rizs. 3 A számítási rács megvastagodása

Az eredeti kötet kisebb kötetekre való felosztásának eljárását ún A SZÁMÍTÓRÁCS KÉPÍTÉSE , és a kapott kötetek tömbje a SZÁMÍTÁSRÁC ... A számítási rács felépítése során kapott minden kötetet ún SZÁMÍTÁSI CELL , amelyek mindegyikében megfigyelhető a bejövő és kimenő tömeg egyensúlya is. Azt a zárt térfogatot, amelyben a számítási rács épül, ún SZÁMÍTÁSI TERÜLET .

Építészet

Ideológia FlowVision elosztott architektúra alapján épül fel, ahol a hálózat bármely számítógépén - egy nagy teljesítményű klaszteren vagy laptopon - elhelyezhető egy aritmetikai számításokat végző programegység. A szoftvercsomag felépítése moduláris, amely lehetővé teszi a fejlesztések és újdonságok fájdalommentes bevezetését funkcionalitás... A fő modulok a PrePostProcessor és egy megoldó blokk, valamint több segédblokk, amelyek különféle műveleteket hajtanak végre a figyeléshez és a hangoláshoz.

Nyomáseloszlás egy sportautó karosszériáján

Az Preprocessor funkcionális célja a számítási tartomány geometriájának importálása geometriai modellező rendszerekből, a környezeti modell beállítása, a kezdeti és peremfeltételek elhelyezése, a számítási háló szerkesztése vagy importálása, valamint a konvergenciakritériumok beállítása, amely után a vezérlés átkerül a Solver-be. , amely elindítja a számítási háló felépítésének folyamatát, és elvégzi a számításokat a megadott paraméterek szerint. A számítás során a felhasználónak lehetősége van a számítás vizuális és mennyiségi nyomon követésére a Postprocessor eszközökkel, és értékelni a megoldás fejlesztési folyamatát. A konvergenciakritérium kívánt értékének elérésekor a számlálási folyamat leállítható, majd az eredmény teljes mértékben elérhetővé válik a felhasználó számára, aki a Postprocessor eszközeivel feldolgozhatja az adatokat – vizualizálhatja és számszerűsítheti az eredményeket a későbbiekben. mentés külső adatformátumba.

Számítási rács

V FlowVision téglalap alakú számítási rácsot használnak, amely automatikusan alkalmazkodik a számítási tartomány határaihoz és a megoldáshoz. A görbe vonalú határvonalak nagy pontosságú közelítése a részrács geometriai felbontási módszerével történik. Ez a megközelítés lehetővé teszi, hogy bármilyen bonyolultságú felületből álló geometriai modellekkel dolgozzon.

Kezdeti számítási tartomány

A területet átfedő merőleges háló

A kezdeti háló vágása a régióhatárokhoz

Végső számítási rács

Számítógépes háló automatikus generálása a felület görbületének figyelembevételével

Ha a számított térfogat határán vagy megfelelő helyén kell tisztázni a megoldást, lehetőség van a számítási rács dinamikus adaptálására. Az adaptáció a sejtfragmentáció alacsonyabb szinten kisebb sejtekbe. Az adaptáció történhet peremfeltétel szerint, mennyiség szerint és döntés alapján. A hálót a megadott határon alkalmazzák, at meghatározott helyen a számítási tartomány vagy a megoldás által, figyelembe véve a változó és a gradiens változását. Az adaptáció mind a hálófinomítás irányában, mind pedig befelé történik hátoldal- kis cellák összevonása nagyobbakká, egészen a belépő szintű hálóig.

Számítógépes mesh adaptációs technológia

Mozgatható testek

A mozgó test technológia lehetővé teszi, hogy tetszőleges geometriai alakú testet helyezzen el a számítási tartományon belül, és transzlációs és/vagy forgó mozgást adjon neki. A mozgás törvénye lehet állandó vagy változó térben és időben. A testmozgást három fő módon határozzák meg:

Kifejezetten a testsebesség beállításán keresztül;
- a testre ható erő beállításával és a kiindulási ponttól való eltolásával

Annak a környezetnek a hatása révén, amelybe a test kerül.

Mindhárom módszer kombinálható egymással.

Rakéta leejtése bizonytalan áramlásban a gravitáció hatására

A Mach-kísérlet reprodukálása: a labda mozgása 800 m/s sebességgel

Párhuzamos számítástechnika

A szoftvercsomag egyik legfontosabb jellemzője FlowVision párhuzamos számítástechnikai technológiák, amikor több processzort vagy processzormagot használnak egy probléma megoldására, ami lehetővé teszi a számítások számának arányában történő gyorsítását.

A probléma számításának felgyorsítása az érintett magok számától függően

A párhuzamos futás folyamata teljesen automatizált. A felhasználónak csak meg kell adnia azon magok vagy processzorok számát, amelyeken a feladat futni fog. Az algoritmus minden további műveletet végrehajt, hogy a számítási tartományt részekre ossza, és a legjobb paramétereket választva adatokat cseréljen közöttük.

Felszínközeli cellák 16 processzorra bontása két autós problémák megoldására

Csapat FlowVision szoros kapcsolatot ápol a hazai és külföldi HPC (High Performance Computing) közösségek képviselőivel, és részt vesz olyan közös projektekben, amelyek célja új lehetőségek megvalósítása a párhuzamos számítástechnika teljesítményének javítása terén.

2007-ben a FlowVision a Moszkvai Állami Egyetem Kutatási Számítástechnikai Központjával együtt részt vett a szövetségi programban, amely egy nemzeti teraflop párhuzamos elszámolási rendszer létrehozását célozta. A program részeként a fejlesztőcsapat adaptálja a FlowVision-t, hogy nagyszabású számítástechnikát végezzen modern technológia... A Moszkvai Állami Egyetem Kutatói Számítástechnikai Központjában telepített SKIF-Chebyshev klasztert teszthardver-platformként használják.

A Moszkvai Állami Egyetem Kutatói Számítástechnikai Központjában telepített SKIF-Chebisev klaszter

A SKIF- FlowVision a párhuzamos számítástechnika hatékonyságának javítása érdekében. 2008 júniusában párhuzamosan 256 tervezési csomóponton végezték el az első gyakorlati számításokat.

2009-ben a FlowVision csapata a Moszkvai Állami Egyetem Kutatói Számítástechnikai Központjával, a Sigma Technology céggel és a TsAGI állami tudományos központtal együtt részt vett a szövetségi célprogramban az aerodinamikai és hidrodinamikai problémák párhuzamos optimalizálási problémáinak megoldására szolgáló algoritmusok létrehozására. .

szöveg, illusztrációk: TESIS cég

Mióta az első ember egy kihegyezett követ rögzített a lándzsa végén, az emberek mindig próbálnak megtalálni legjobb forma a levegőben mozgó tárgyak. De az autó egy nagyon összetett aerodinamikai rejtvénynek bizonyult.

Az autók közúti mozgására vonatkozó vontatási számítások alapjai négy fő erőt kínálnak fel, amelyek menet közben hatnak az autóra: légellenállás, gördülési ellenállás, emelési ellenállás és tehetetlenségi erő. Megjegyzendő, hogy csak az első kettő a fő. Gördülési ellenállási erő autó kereke főként a gumiabroncs és az út deformációjától függ az érintkezési területen. De már 50-60 km / h sebességnél a légellenállás ereje meghaladja a többit, és 70-100 km / h feletti sebességnél mindegyiket együttvéve. Ennek az állításnak a bizonyításához a következő közelítő képletet kell megadni: Px = Cx * F * v2, ahol: Px - légellenállási erő; v - jármű sebessége (m / s); F az autó vetületi területe az autó hossztengelyére merőleges síkra, vagy az autó legnagyobb keresztmetszetének területe, azaz az elülső terület (m2); Cx - légellenállási együttható (áramvonali együttható). Jegyzet. A képletben a sebesség négyzetes, ami azt jelenti, hogy ha például kétszeresére növeljük, a légellenállás ereje megnégyszereződik.

Ugyanakkor a leküzdéséhez szükséges energiafogyasztás nyolcszorosára nő! A Nascar-versenyeken, ahol a sebesség meghaladja a 300 km/h-t, kísérletileg bebizonyosodott, hogy a végsebesség mindössze 8 km/h-val történő növeléséhez 62 kW-tal (83 LE) kell növelni a motor teljesítményét, vagy csökkenteni a motor teljesítményét. Cx 15%-kal... Van egy másik módszer - az autó elülső területének csökkentése. Sok nagy sebességű szuperautó jóval alacsonyabb hagyományos autók... Ez csak a frontális terület csökkentésére irányuló munka jele. Ez az eljárás azonban bizonyos határokig elvégezhető, különben lehetetlen lesz ilyen autót használni. Emiatt és egyéb okok miatt az egyszerűsítés az egyik fő kérdés az autók tervezése során. A légellenállást természetesen nem csak az autó sebessége és geometriai paraméterei befolyásolják. Például minél nagyobb a levegő sűrűsége, annál nagyobb az ellenállás. A levegő sűrűsége viszont közvetlenül függ a hőmérsékletétől és a tengerszint feletti magasságától. A hőmérséklet emelkedésével a levegő sűrűsége (és így viszkozitása) nő, de magasan a hegyekben a levegő ritkább, sűrűsége kisebb stb. Nagyon sok ilyen árnyalat van.

De térjünk vissza az autó formájához. Melyik témában van a legjobb áramvonalasítás? A választ erre a kérdésre szinte minden diák ismeri (aki nem aludt a fizikaórákon). A lehulló vízcsepp a legaerodinamikusabb alakot ölti. Azaz lekerekített elülső felület és simán elvékonyodó hosszú hát (a legjobb arány a szélesség 6-szorosa). A légellenállási együttható kísérleti érték. Számszerűen megegyezik a légellenállás newtonban kifejezett erejével, amely akkor jön létre, amikor 1 m / s sebességgel mozog 1 m2 frontális területen. Referenciaegységnél a lapos lemez Cx-ét szokás tekinteni = 1. Tehát egy vízcsepp Cx = 0,04. Most képzelj el egy ilyen formájú autót. Hülyeség, nem? Nem csak, hogy egy ilyen kerekeken lévő dolog kissé karikírozottnak tűnik, nem lesz túl kényelmes ezt az autót a rendeltetésszerűen használni. Ezért a tervezők kénytelenek kompromisszumot találni az autó aerodinamikája és a használat kényelme között. Folyamatos kísérletek az együttható csökkentésére légellenállás ahhoz vezetett, hogy egyes modern autóknál Cx = 0,28-0,25. Nos, a nagy sebességű rekord autók Cx = 0,2-0,15 értékkel büszkélkedhetnek.

Ellenállási erők

Most el kell mondanunk egy kicsit a levegő tulajdonságairól. Mint tudják, minden gáz molekulákból áll. Állandó mozgásban vannak és kölcsönhatásban vannak egymással. Felmerülnek az úgynevezett van der Waals-erők - a molekulák kölcsönös vonzásának erői, amelyek megakadályozzák, hogy egymáshoz képest elmozduljanak. Némelyikük erősebben tapad a többihez. És a molekulák kaotikus mozgásának növekedésével nő az egyik levegőréteg hatásának hatékonysága a másikra, és nő a viszkozitás. És ez a levegő hőmérsékletének emelkedése miatt következik be, és ezt okozhatja mind a közvetlen napsugárzás, mind pedig közvetetten a levegő bármilyen felülettel vagy egyszerűen annak egymás közötti rétegeivel szembeni súrlódása. Itt befolyásolja a mozgás sebessége. Annak megértéséhez, hogy ez hogyan hat az autóra, próbálja meg nyitott tenyérrel inteni a kezét. Ha lassan csinálod, nem történik semmi, de ha erősebben intesz, a tenyér már egyértelműen érzékel némi ellenállást. De ez csak egy összetevő.

Amikor a levegő áthalad valamilyen álló felületen (például egy autó karosszériáján), ugyanazok a van der Waals-erők járulnak hozzá ahhoz, hogy a legközelebbi molekularéteg elkezd hozzátapadni. És ez a "beragadt" réteg lelassítja a következőt. És így, rétegről rétegre, és minél gyorsabban mozognak a levegőmolekulák, annál távolabb vannak az álló felülettől. Végül a sebességüket kiegyenlítik a fő légáramlás sebességével. Azt a réteget, amelyben a részecskék lassan mozognak, határrétegnek nevezzük, és bármely felületen megjelenik. Minél nagyobb az autóbevonat anyagának felületi energiája, annál erősebben lép molekuláris kölcsönhatásba a felülete a környező levegő környezetével, és annál több energiát kell fordítani ezen erők megsemmisítésére. Mármost a fenti elméleti számítások alapján elmondhatjuk, hogy a légellenállás nem csak befújó szél szélvédő... Ennek a folyamatnak több összetevője van.

Forma ellenállás

Ez a legjelentősebb része - az összes aerodinamikai veszteség akár 60% -a. Ezt gyakran nyomásállóságnak vagy ellenállásnak nevezik. Vezetés közben az autó összenyomja a beáramló légáramot, és legyőzi a levegőmolekulák szétszedésére irányuló erőfeszítést. Az eredmény egy zóna magas vérnyomás... Továbbá a levegő az autó felülete körül áramlik. A folyamat során a légsugarak lebomlanak, és örvények keletkeznek. A légáramlás végső leállása a jármű hátsó részén csökkentett nyomású zónát hoz létre. Az elülső ellenállás és a szívóhatás a jármű hátulján nagyon erős ellenállást kelt. Ez a tény arra kötelezi a tervezőket és a kivitelezőket, hogy keressenek módot a karosszéria kialakítására. Rendezd el a polcokon.

Most figyelembe kell venni az autó alakját, ahogy mondják, "a lökhárítótól a lökhárítóig". Mely alkatrészek és elemek vannak nagyobb hatással az autó általános aerodinamikájára? A test elülső része. A szélcsatornában végzett kísérletek azt mutatták, hogy a jobb aerodinamika érdekében a karosszéria elülső részének alacsonynak, szélesnek kell lennie, és nem lehetnek éles sarkai. Ebben az esetben nincs szétválás a légáramlásban, ami nagyon jótékony hatással van az autó áramvonalasítására. A hűtőrács gyakran nemcsak funkcionális, hanem dekoratív is. Hiszen a hűtőnek és a motornak hatékony légáramlással kell rendelkeznie, ezért ez az elem nagyon fontos. Egyes autógyártók ugyanolyan komolyan tanulmányozzák az ergonómiát és a levegőelosztást a motortérben, mint az autók általános aerodinamikáját. A szélvédő dőlésszöge jól példázza az aerodinamika, az ergonómia és a teljesítmény közötti kompromisszumot. A nem megfelelő lejtés szükségtelen ellenállást kelt, a túlzott pedig növeli magának az üvegnek a porosodását és súlyát, alkonyatkor a láthatóság erősen csökken, meg kell növelni az ablaktörlő méretét stb. Az üvegről az oldalfalra való átmenetet zökkenőmentesen kell végrehajtani.

De nem szabad elragadtatnia magát az üveg túlzott görbületétől – ez növelheti a torzítást és ronthatja a láthatóságot. A szélvédőoszlop légellenállásra gyakorolt ​​hatása nagymértékben függ a szélvédő helyzetétől és alakjától, valamint az elülső rész alakjától. De az oszlop formáján való munka során nem szabad megfeledkezni az első oldalablakok védelméről az esővíztől és a szélvédőről lefújt szennyeződésektől, a külső aerodinamikai zaj elfogadható szintjének fenntartásáról stb. Tető. A tető kidudorodásának növekedése a légellenállási együttható csökkenéséhez vezethet. A kidudorodás jelentős növekedése azonban ütközhet a jármű általános kialakításával. Ezenkívül, ha a konvexitás növekedését a frontális ellenállás területének egyidejű növekedése kíséri, akkor a légellenállás ereje nő. Másrészt, ha megpróbálja megtartani az eredeti magasságot, akkor a szélvédőt és a hátsó ablakokat be kell ágyazni a tetőkbe, mivel a kilátás nem romlik. Ez az üvegek költségének növekedéséhez vezet, míg a légellenállási erő csökkenése ebben az esetben nem olyan jelentős.

Oldalsó felületek. A jármű aerodinamikai szempontból az oldalfelületek alig befolyásolják az örvénymentes áramlás létrejöttét. De nem lehet őket túlságosan kerekíteni. Ellenkező esetben nehéz lesz beszállni egy ilyen autóba. Az üvegeknek lehetőség szerint egybe kell épülniük az oldalfelülettel, és egy vonalban kell lenniük a jármű külső kontúrjával. Bármilyen lépés és jumper további akadályokat képez a levegő áthaladása előtt, és nem kívánt turbulenciák jelennek meg. Észre fogja venni, hogy az ereszcsatornákat, amelyek korábban szinte minden járműben megtalálhatók, már nem használják. Más tervezési megoldások is megjelentek, amelyek nem gyakorolnak olyan nagy hatást az autó aerodinamikájára.

Az autó hátulja talán legnagyobb befolyása az egyszerűsítési együtthatóról. A magyarázat egyszerű. Hátul a légáramlás megszakad és örvénylések keletkeznek. Egy autó hátulja szinte lehetetlen olyan áramvonalassá tenni, mint egy léghajóé (szélessége hatszorosa). Ezért alaposabban dolgoznak a formáján. Az egyik fő paraméter az autó hátsó részének dőlésszöge. Példa már tankönyv lett Orosz autó"Moskvich-2141", ahol a hátsó rész szerencsétlen döntése jelentősen rontotta az autó általános aerodinamikáját. De más módon, hátsó üveg A "moszkvai" mindig is tiszta maradt. Megint kompromisszum. Ez az oka annak, hogy rengeteg kiegészítő tartozék készül kifejezetten az autó hátsó részére: légterelők, légterelők stb. A hátsó dőlésszöggel együtt az aerodinamikai légellenállási együtthatót erősen befolyásolja az autó oldalsó élének kialakítása és formája. az autó hátulja. Például, ha szinte minden modern autót megnézünk felülről, azonnal láthatjuk, hogy a karosszéria elöl szélesebb, mint hátul. Ez is aerodinamika. Az autó alsó része.

Ahogy elsőre úgy tűnik, ez a testrész nincs hatással az aerodinamikára. De itt van egy olyan szempont, mint a leszorítóerő. Az autó stabilitása ettől függ, és attól, hogy az autó alja alatti légáramlás mennyire van megszervezve, ennek eredményeként az úthoz való "tapadásának" erőssége függ. Vagyis ha az autó alatt a levegő nem húzódik, hanem gyorsan áramlik, akkor az ott fellépő csökkentett nyomás az autót az úttesthez nyomja. Ez különösen fontos a hagyományos járművek esetében. A helyzet az, hogy a jó minőségű, egyenletes felületeken versenyző versenyautókban olyan alacsony hasmagasságot lehet beállítani, hogy elkezd megjelenni a "földpárna" effektus, amelyben a leszorítóerő nő és a légellenállás csökken. Mert normál autók az alacsony hasmagasság elfogadhatatlan. Ezért a tervezők a közelmúltban megpróbálták a lehető legjobban kisimítani az autó alját, pajzsokkal lefedni az olyan egyenetlen elemeket, mint pl. kipufogócsövek, felfüggesztő karok, stb. kerékívek nagyon nagy hatással vannak a jármű aerodinamikájára. A nem megfelelően kialakított fülkék további emelést eredményezhetnek.

És megint a szél

Mondanunk sem kell, hogy a szükséges motorteljesítmény az autó áramvonalasságától, így az üzemanyag-fogyasztástól (azaz a pénztárcától) függ. Az aerodinamika azonban túlmutat a sebességen és a hatékonyságon. Nem utolsósorban a jó biztosítása a feladat iránystabilitás, a jármű kezelhetősége és a zajcsökkentés vezetés közben. Zajjal minden világos: minél jobb az autó áramvonalassága, a felületek minősége, minél kisebbek a hézagok és a kiálló elemek száma stb., annál kisebb a zaj. A tervezőknek olyan szempontra kell gondolniuk, mint a kibontakozó pillanat. Ez a hatás a legtöbb járművezető számára jól ismert. Aki valaha továbbhajtott Magassebesség elhaladt a "kamion" mellett, vagy csak erős oldalszélben vezetett, éreznie kellett volna az autó gurulásának vagy akár enyhe fordulatának látszatát. Nincs értelme magyarázni ezt a hatást, de pontosan ez az aerodinamika problémája.

Ezért nem a Cx együttható az egyetlen. Hiszen a levegő nem csak "fejjel" hathat az autóra, hanem különböző szögekből és irányokból is. Mindez pedig hatással van a kezelhetőségre és a biztonságra. Ez csak néhány fő szempont, amely befolyásolja a légellenállás általános erejét. Lehetetlen kiszámítani az összes paramétert. A meglévő képletek nem adnak teljes képet. Ezért a tervezők megvizsgálják az autó aerodinamikáját, és olyan drága eszközzel állítják be az alakját, mint aerodinamikus cső... A nyugati cégek nem kímélnek pénzt az építkezésre. Az ilyen kutatóközpontok költsége több millió dollárra rúghat. Például: a Daimler-Chrysler konszern 37,5 millió dollárt fektetett be egy speciális komplexum létrehozásába, hogy javítsa autói aerodinamikáját. Jelenleg a szélcsatorna a legjelentősebb eszköz az autókra ható légellenállási erők tanulmányozására.

A jelenlegi szabályozás lehetővé teszi a csapatok számára, hogy olyan autókat teszteljenek szélcsatornában, amelyek nem haladják meg a skála 60%-át. Az F1Racingnek adott interjújában a Renault csapat korábbi igazgatója, Pat Symonds beszélt ennek a munkának a sajátosságairól...

Pat Symonds: „Ma minden csapat 50%-ban vagy 60%-ban méretarányos modellekkel dolgozik, de ez nem mindig volt így. Az első aerodinamikai teszteket a 80-as években a valós érték 25%-át kitevő makettekkel végezték - a Southamptoni Egyetem és a londoni Imperial College szélcsatornáinak teljesítménye nem engedett többet - csak ott lehetett beszerelni a modellek mozgó alapon. Aztán megjelentek a szélcsatornák, amelyekben 33%-os és 50%-os modellekkel lehetett dolgozni, most pedig a költségek korlátozása miatt a csapatok megállapodtak abban, hogy a modelleket legfeljebb 60%-ban tesztelik 20%-os légáramlás mellett. több mint 50 méter másodpercenként.

A modell méretarányának kiválasztásakor a csapatok a meglévő szélcsatorna képességeiből indulnak ki. A pontos eredmények elérése érdekében a modell mérete nem haladhatja meg a cső munkaterületének 5% -át. Olcsóbb a kisebb méretű modellek gyártása, de minél kisebb a modell, annál nehezebb a kívánt pontosságot fenntartani. Mint sok más Forma-1-es autófejlesztési kérdésnél, itt is meg kell találni a legjobb kompromisszumot.

A régi időkben a Malajziában termő Diera fa kis sűrűségű faanyagából készítettek modelleket, ma már lézeres sztereolitográfiai berendezést használnak - infravörös lézersugár polimerizálja a kompozit anyagot, így egy meghatározott jellemzőkkel rendelkező alkatrészt kapnak a Kimenet. Ez a módszer lehetővé teszi egy új mérnöki ötlet hatékonyságának tesztelését egy szélcsatornában néhány órán belül.

Minél pontosabban hajtják végre a modellt, annál megbízhatóbbak a tisztítása során nyert információk. Itt minden apróság fontos, még a kipufogócsöveken keresztül is olyan sebességgel kell haladnia a gázok áramlásának, mint egy igazi autón. A csapatok igyekeznek a lehető legnagyobb szimulációs pontosságot elérni a rendelkezésre álló berendezésekkel.

Hosszú éveken át nagyméretű nylon- vagy szénszálas másolatokat használtak abroncsok helyett, és komoly előrelépés történt, amikor a Michelin pontos kicsinyített másolatokat készített versenyabroncsairól. A gépmodell különféle érzékelőkkel van felszerelve a légnyomás mérésére, valamint egy olyan rendszerrel, amely lehetővé teszi az egyensúly megváltoztatását.

A modellek, beleértve a rájuk szerelt mérőberendezéseket is, némileg alacsonyabbak a valódi gépeknél – például drágábbak, mint a valódi GP2-es gépek. Ez valójában egy rendkívül nehéz döntés. Egy alapkeret szenzorokkal körülbelül 800 ezer dollárba kerül, több évig használható, de általában két készlet van a csapatoknak, hogy ne álljanak le.

Minden átdolgozás testelemek vagy felfüggesztés miatt a karosszériakészlet új verzióját kell gyártani, ami további negyedmillióba kerül. Maga a szélcsatorna üzemeltetése ugyanakkor körülbelül ezer dollárba kerül óránként, és 90 alkalmazott jelenlétét igényli. A komoly csapatok szezononként körülbelül 18 millió dollárt költenek erre a kutatásra.

A költségek megtérülnek. A leszorítóerő 1%-os növekedése lehetővé teszi, hogy egy tizedmásodpercet játssz egy valódi pályán. Stabil szabályozás mellett a mérnökök körülbelül annyit játszanak havonta, hogy csak a modellező osztályon minden tizedik 1,5 millió dollárba kerül a csapatnak.

Egyetlen autó sem fog áthaladni egy téglafalon, de minden nap átmegy a falakon olyan levegőből, amelynek sűrűsége is van.

Senki sem érzékeli a levegőt vagy a szelet falnak. Alacsony sebességnél, szélcsendes időben nehéz észrevenni, hogy a légáramlás hogyan kölcsönhatásba lép a járművel. De nagy sebességgel, at erős szél A légellenállás (a levegőben mozgó tárgyra kifejtett erő – légellenállásként is definiálva) erősen befolyásolja, hogy az autó hogyan gyorsul, mennyit képes kezelni, és hogyan használ fel üzemanyagot.

Itt jön képbe az aerodinamika tudománya, amely a tárgyak levegőben történő mozgása által keltett erőket vizsgálja. A modern autókat az aerodinamikát szem előtt tartva tervezték. A jó aerodinamikával rendelkező autó úgy megy át a légfalon, mint a kés a vajan.

A légáramlással szembeni alacsony ellenállás miatt egy ilyen autó jobban felgyorsul és jobban fogyaszt üzemanyagot, mivel a motornak nem kell extra erőket vesztegetnie ahhoz, hogy az autót a légfalon keresztül "lökje".

Az autó aerodinamikájának javítása érdekében a karosszéria formáját lekerekítették, így a légcsatorna a legkisebb ellenállással áramlik az autó körül. A sportautókban a karosszéria kialakítása úgy van kialakítva, hogy a légáramlást elsősorban az alsó részen irányítsa, akkor megérti, miért. Szárnyat vagy légterelőt is tettek az autó csomagtartójára. A szárny megnyomja a jármű hátulját, hogy megakadályozza az emelést hátsó kerekek, a nagy sebességgel történő mozgás erős légáramlása miatt, ami stabilabbá teszi a gépet. Nem minden hátsó szárny egyforma, és nem mindegyiket használják rendeltetésszerűen, némelyik csak az autóipari dekoráció elemeként szolgál, amely nem tölt be közvetlen aerodinamikai funkciót.

Az aerodinamika tudománya

Mielőtt az autóipari aerodinamikáról beszélnénk, tekintsük át a fizika alapjait.

Amikor egy tárgy áthalad a légkörön, elmozdul környezeti levegő... A tárgy a gravitációnak és az ellenállásnak is ki van téve. Ellenállás akkor jön létre, amikor egy szilárd tárgy folyékony közegben – vízben vagy levegőben – mozog. Az ellenállás a tárgy sebességével növekszik – minél gyorsabban halad át a térben, annál nagyobb ellenállást tapasztal.

Egy objektum mozgását a Newton-törvényekben leírt tényezőkkel mérjük - tömeg, sebesség, súly, külső erő és gyorsulás.

Az ellenállás közvetlenül befolyásolja a gyorsulást. Egy tárgy gyorsulása (a) = tömege (W) mínusz ellenállás (D) osztva a tömegével (m). Emlékezzünk vissza, hogy a súly a testtömeg és a gravitációs gyorsulás szorzata. Például a Holdon a gravitáció hiánya miatt megváltozik az ember súlya, de a tömege változatlan marad. Egyszerűen fogalmazva:

Ahogy a tárgy felgyorsul, a sebesség és az ellenállás növekszik addig a végpontig, ahol az ellenállás egyenlő lesz a súllyal – a tárgy már nem fog gyorsulni. Képzeljük el, hogy az egyenletben szereplő tárgyunk egy autó. Ahogy az autó egyre gyorsabban halad, egyre több levegő áll ellen a mozgásának, ami egy bizonyos sebességnél a maximális gyorsulásra korlátozza az autót.

Elérkeztünk a legfontosabb számhoz - az aerodinamikai légellenállási együtthatóhoz. Ez az egyik fő tényező, amely meghatározza, hogy egy tárgy milyen könnyen mozog a levegőben. A légellenállási együttható (Cd) a következő képlettel számítható ki:

Cd = D / (A * r * V / 2)

Ahol D az ellenállás, A a terület, r a sűrűség, V a sebesség.

Aerodinamikai légellenállási együttható egy autóban

Rájöttünk, hogy a légellenállási együttható (Cd) egy olyan mennyiség, amely egy tárgyra, például egy autóra kifejtett légellenállás erejét méri. Most képzelje el, hogy a levegő ereje nyomja az autót, miközben az úton halad. 110 km/h sebességnél négyszer nagyobb erő hat rá, mint 55 km/h sebességnél.

Az autó aerodinamikai képességeit a légellenállási együtthatóval mérik. Minél alacsonyabb a Cd érték, annál jobb az autó aerodinamikája, és annál könnyebben fog átjutni a különböző irányokból rányomó légfalon.

Tekintsük a Cd mutatókat. Emlékszel a szögletes, dobozos Volvóra az 1970-es és 80-as évekből? Az öreg Volvo szedán 960 légellenállási együttható 0,36. Az új Volvo karosszériája sima és sima, ennek köszönhetően az együttható eléri a 0,28-at. A simább és áramvonalasabb formák jobb aerodinamikát mutatnak, mint a szögletes és négyzet alakúak.

Okok, amiért az aerodinamika szereti az elegáns formákat

Emlékezzünk a természet legaerodinamikusabb dolgaira - egy könnyre. A szakadás kerek és minden oldalon sima, felül elvékonyodik. Amikor egy könnycsepp leesik, a levegő könnyen és egyenletesen áramlik körülötte. Autóknál is - a levegő szabadon áramlik egy sima, lekerekített felületen, csökkentve a levegő ellenállását a tárgyak mozgásával szemben.

Ma a legtöbb modell átlagos légellenállási együtthatója 0,30. Az SUV-k légellenállási együtthatója 0,30 és 0,40 közötti vagy több. A magas arány oka a méretekben van. A Land Cruiserek és a Gelendvagenek több utas befogadására alkalmasak, több raktérrel, nagyobb hűtőrácsokkal hűtik a motort, innen ered a négyzetszerű kialakítás. A célirányosan négyzet alakú hangszedők Cd-értéke nagyobb, mint 0,40.

A karosszéria kialakítása ellentmondásos, de az autó aerodinamikai formája jelzésértékű. A Toyota Prius légellenállási együtthatója 0,24, így nem csak a hibrid erőmű miatt alacsony az autó fogyasztása. Ne feledje, hogy az együttható minden mínusz 0,01 értéke 0,1 literrel csökkenti az üzemanyag-fogyasztást 100 kilométerenként.

Gyenge drag modellek:

Jó aerodinamikai ellenállású modellek:

Az aerodinamika javítására szolgáló technikák már régóta léteznek, de sok időbe telt, amíg az autógyártók elkezdték használni ezeket az új járművek létrehozásakor.

Az elsőként megjelenő autók modelljeinek semmi közük nincs az aerodinamika fogalmához. Vessen egy pillantást a T modellre Ford- az autó inkább úgy néz ki, mint egy lovas kocsi ló nélkül - győztes a négyzet alakú tervpályázaton. Az igazat megvallva a legtöbb modell úttörő volt, és nem volt szükségük aerodinamikus kialakításra, mivel lassan haladtak, ilyen sebességgel nem volt minek ellenállni. de versenyautók Az 1900-as évek elején fokozatosan szűkülni kezdtek, hogy az aerodinamika miatt versenyeket nyerjenek.

1921-ben Edmund Rumpler német feltaláló megalkotta a Rumpler-Tropfenautot, ami németül "autó - könnycsepp"-et jelent. A természet legaerodinamikusabb formája, a könnycsepp formája ihlette ennek a modellnek a légellenállási együtthatója 0,27. A Rumpler-Tropfenauto tervezését soha nem ismerték fel. Rumplernek mindössze 100 egységet sikerült létrehoznia a Rumpler-Tropfenauto-ból.

Amerikában az aerodinamikai tervezésben az 1930-as években történt az ugrás a Chrysler Airflow-val. A madarak repülése által ihletett mérnökök az Airflow-t az aerodinamikát szem előtt tartva tervezték. A kezelhetőség javítása érdekében az autó tömegét egyenletesen osztottuk el az első és a hátsó tengely között - 50/50. A nagy gazdasági világválságba belefáradva a társadalom soha nem vette át a Chrysler Airflow szokatlan megjelenését. A modell kudarcnak számított, bár a Chrysler Airflow áramvonalas kialakítása jóval megelőzte korát.

Az 1950-es és 60-as években volt a legnagyobb fejlődés az autóipari aerodinamika terén, amely a versenyzés világából származott. A mérnökök különféle karosszéria-típusokkal kezdtek kísérletezni, tudván, hogy az áramvonalas forma felgyorsítja az autókat. Így született meg a versenyautó formája, amely a mai napig fennmaradt. Ugyanezt a célt szolgálták az első és hátsó légterelők, az ásó orrok és az aero készletek, amelyek a tetőn keresztül irányították a légáramlást, és létrehozták a szükséges leszorítóerőt az első és a hátsó kerekeken.

A kísérletek sikerét a szélcsatorna segítette elő. Cikkünk következő részében eláruljuk, miért van rá szükség, és miért fontos az autódizájn tervezésénél.

Ellenállás mérése szélcsatornában

Az autók aerodinamikai hatékonyságának mérésére a mérnökök egy eszközt kölcsönöztek a légiközlekedési ipartól - egy szélcsatornát.

A szélcsatorna egy olyan alagút, amely erős ventilátorokkal rendelkezik, amelyek légáramlást hoznak létre egy tárgyon belül. Egy autó, egy repülőgép vagy valami más, aminek légellenállását mérik a mérnökök. Az alagút mögötti helyiségből a tudósok megfigyelik, hogyan lép kölcsönhatásba a levegő egy tárggyal, és hogyan viselkednek a légáramlatok a különböző felületeken.

A szélcsatornában lévő autó vagy repülőgép nem mozog, hanem a valós körülmények szimulálására a ventilátorok levegőt fújnak különböző sebességgel... Néha az igazi autókat be sem hajtják a csőbe – a tervezők gyakran az agyagból vagy más nyersanyagokból készített pontos modellekre hagyatkoznak. A szél egy szélcsatornában fújja az autót, és a számítógépek kiszámítják a légellenállási együtthatót.

A szélcsatornákat az 1800-as évek vége óta használták, amikor is repülőgépet próbáltak létrehozni, és mérték a légáramlás hatását a csövekben. Még a Wright fivéreknek is volt ilyen pipájuk. A második világháború után a versenyautó-mérnökök a versenytársakkal szembeni előnyt keresve szélcsatornákat kezdtek használni, hogy értékeljék az aerodinamikai elemek hatékonyságát. Később ez a technológia belépett a személy- és teherautók világába.

Az elmúlt 10 évben egyre ritkábban használtak több millió dolláros nagy szélcsatornákat. A számítógépes szimuláció fokozatosan felváltja az autók aerodinamikáját vizsgáló módszert (további részletek). A szélcsatornákat csak azért indítják el, hogy megbizonyosodjanak arról, hogy a számítógépes szimulációkban nincsenek téves számítások.

Az aerodinamikában több fogalom létezik, mint a légellenállás – az emelő- és leszorítóerő tényezői is vannak. Az emelés (vagy emelés) egy tárgy súlyával szemben ható erő, amely a tárgyat felemeli és a levegőben tartja. Lehúzóerő A lift ellentéte az az erő, amely a tárgyat a földre löki.

Téved, aki azt gondolja, hogy a 320 km/órás sebességet fejlesztő Forma-1-es versenyautók légellenállási együtthatója alacsony. Egy tipikus Forma-1-es versenyautó légellenállási együtthatója körülbelül 0,70.

A Forma-1-es versenyautók túlbecsült légellenállási együtthatójának oka, hogy ezeket az autókat úgy tervezték, hogy a lehető legnagyobb leszorítóerőt hozzanak létre. Az autók mozgási sebességével, rendkívül kis súlyukkal kezdik megtapasztalni az emelést nagy sebességek- a fizika felemeli őket a levegőbe, mint egy repülőgépet. Az autók nem repülésre készültek (bár a cikk – a repülő transzformáló autó az ellenkezőjét állítja), és ha a jármű elkezd a levegőbe emelkedni, akkor csak egy dologra számíthatunk - pusztító balesetre. Ezért a leszorítóerőnek maximálisnak kell lennie ahhoz, hogy az autó nagy sebességnél a talajon maradjon, ami azt jelenti, hogy a légellenállási együtthatónak magasnak kell lennie.

A Forma 1-es autók nagy leszorítóerőt érnek el az első és a hátul jármű... Ezek a sárvédők úgy irányítják a légáramlatokat, hogy az autó a talajhoz nyomódjon – ugyanaz a leszorítóerő. Most már biztonságosan növelheti sebességét, és nem veszítheti el kanyarodáskor. Ugyanakkor a leszorítóerőt gondosan ki kell egyensúlyozni az emelővel, hogy az autó felvehesse a kívánt egyenes sebességet.

Sok sorozatgyártású autó aerodinamikai kiegészítéssel rendelkezik a leszorítóerő megteremtése érdekében. a sajtó kritizálta a megjelenést. Ellentmondásos kialakítás. És mindez azért, mert az egész karosszéria GT-RÚgy tervezték, hogy a levegő áramlását a jármű felett és vissza az ovális hátsó légterelőn keresztül irányítsa, így nagyobb leszorítóerőt hoz létre. Senki sem gondolt az autó szépségére.

A Forma-1-es pályán kívül gyakran találnak szárnyakat sorozatgyártású autók pl szedánok Toyota cégekés a Honda. Néha ezek a tervezési elemek egy kis stabilitást adnak nagy sebességnél. Például az első Audi TT-nek kezdetben nem volt légterelője, de az Audinak kellett egyet hozzáadnia, amikor kiderült, hogy a TT lekerekített formája és könnyű súlya túl nagy emelőerőt eredményezett, ami instabillá tette az autót 150 km/h feletti sebességnél.

De ha az autó nem Audi TT, nem sportkocsi, nem sportkocsi, hanem közönséges családi szedán vagy ferdehátú, nincs mit spoilert szerelni. A légterelő nem javít a kezelhetőségen egy ilyen autón, hiszen a nagy Cx miatt már nagy leszorítóerővel rendelkezik a "család", és 180 feletti sebességet nem lehet kipréselni rajta. Egy közönséges autó légterelője túlkormányzottságot, vagy fordítva, vonakodást okozhat a kanyarokban. Ha azonban Ön is úgy gondolja, hogy egy óriási spoiler Honda Civic megállja a helyét, ne hagyja, hogy bárki meggyőzze erről.

A tudomány és technológia számos, a sebességgel kapcsolatos területén gyakran szükséges az objektumra ható erők kiszámítása. Modern autó, vadászgép, tengeralattjáró vagy nagysebességű elektromos vonat – mindegyiket aerodinamikai erők befolyásolják. Ezen erők nagyságának meghatározásának pontossága közvetlenül befolyásolja specifikációk a megadott objektumokat és azok képességét bizonyos feladatok elvégzésére. V általános eset a súrlódási erők határozzák meg a hajtórendszer teljesítményszintjét, az oldalirányú erők pedig a tárgy irányíthatóságát.

A hagyományos tervezési séma szélcsatorna fújásokat (általában kicsinyített modelleket), medenceteszteket és terepi teszteket használ az erők meghatározására. Azonban minden kísérleti kutatás meglehetősen költséges módja az ilyen ismeretek megszerzésének. A modellkészülék teszteléséhez először el kell készítenie, majd tesztprogramot kell készítenie, állványt kell készítenie, és végül mérési sorozatot kell végrehajtania. Ebben az esetben a legtöbb esetben a vizsgálati eredmények megbízhatóságát befolyásolják a létesítmény tényleges üzemi körülményeitől való eltérések okozta feltételezések.

Kísérlet vagy számítás?

Vizsgáljuk meg részletesebben a kísérleti eredmények és az objektum valós viselkedése közötti eltérés okait.

Modellek feltételek melletti vizsgálatakor korlátozott hely, például a szélcsatornákban a határfelületek jelentős hatással vannak az objektum közelében folyó áramlás szerkezetére. A modell léptékének csökkentése lehetővé teszi a probléma megoldását, azonban figyelembe kell venni a Reynolds-szám változását (az ún. skálaeffektust).

Egyes esetekben a torzulásokat a test körüli áramlás valós feltételei és a csőben szimulált állapotok közötti alapvető eltérés okozhatja. Például fújáskor nagy sebességű autók vagy vonatok, a mozgatható vízszintes felület hiánya a szélcsatornában súlyosan megváltoztatja az általános áramlási mintát, és befolyásolja az aerodinamikai erők egyensúlyát is. Ez a hatás a határréteg növekedéséhez kapcsolódik.

A mérési módszerek a mért értékekben is hibákat vezetnek be. Az érzékelők helytelen elhelyezése a tárgyon vagy a működő részeik helytelen tájolása hibás eredményekhez vezethet.

Tervezési gyorsulás

Jelenleg a vezető ipari vállalatok az előzetes tervezés szakaszában széles körben alkalmazzák a CAE számítógépes modellezési technológiát. Ez lehetővé teszi, hogy több lehetőséget mérlegeljen, amikor az optimális kialakítást keresi.

Az ANSYS CFX szoftvercsomag modern fejlettségi szintje jelentősen kiterjeszti alkalmazási körét: a lamináris áramlások modellezésétől a paraméterek erős anizotrópiájával rendelkező turbulens áramlásokig.

Az alkalmazott turbulencia modellek széles skálájában megtalálhatóak a hagyományos, legjobb sebesség-pontosság arányú RANS (Reynolds Averaged Navie-Stoks) modellek, az SST (Shear Stress Transport) turbulencia modell (a Menter kétrétegű modellje), amely sikeresen ötvözi a a ke turbulencia modellek és a "kw". A fejlett anizotrópiájú patakokhoz az RSM (Reynolds Stress Model) modellek alkalmasabbak. Az irányturbulencia-paraméterek közvetlen számítása lehetővé teszi az örvényáramlás jellemzőinek pontosabb meghatározását.

Bizonyos esetekben javasolt az örvényelméleten alapuló modellek használata: DES (Detachable Eddy Simulation) és LES (Large Eddy Simulation). Különösen azokra az esetekre, ahol különösen fontos a lamináris-turbulens átmenet folyamatainak figyelembevétele, kidolgozásra került a Transition Turbulence Model, amely a jól bevált SST technológia alapján készült. A modell kiterjedt tesztelési programon esett át különféle tárgyakon (a lapátoktól az utasszállító repülőgépekig), és kiváló korrelációt mutatott a kísérleti adatokkal.

Repülés

A modern katonai és polgári repülőgépek létrehozása lehetetlen minden jellemzőjének mélyreható elemzése nélkül a tervezés kezdeti szakaszában. A repülőgép hatékonysága, sebessége és manőverezhetősége közvetlenül függ a csapágyfelületek és kontúrok alakjának alapos tanulmányozásától.

Ma már minden nagyobb repülőgépgyártó alkalmaz bizonyos mértékig számítógépes elemzést új termékek fejlesztése során.

A laminárishoz közeli áramlási állapotokat helyesen elemző tranziens turbulencia modell, kidolgozott elválasztási és visszacsatolási zónákkal, nagy lehetőségeket nyit komplex áramlások elemzésére. Ez tovább csökkenti a különbséget a numerikus számítások eredménye és az áramlás valós képe között.

Autóipari

Egy modern autónak gazdaságosabbnak kell lennie, nagy teljesítményhatékonysággal. És természetesen a fő meghatározó alkatrészek a motor és a karosszéria.

Az összes motorrendszer hatékonyságának biztosítása érdekében a vezető nyugati cégek már régóta használnak számítógépes modellezési technológiát. Például a Robert Bosch Gmbh (Németország), a modern dízeljárművek alkatrészeinek széles skáláját gyártó cég üzemanyag-ellátó rendszer fejlesztésében. Common rail ANSYS CFX-et használt (az injekció teljesítményének javítására).

BMW, amelynek motorjai elnyerték a " Legjobb motorÉvek ”(Az év nemzetközi motorja) az ANSYS CFX segítségével szimulálja a belső égésű motorok égésterében zajló folyamatokat.

A külső aerodinamika a motor teljesítményfelhasználásának hatékonyságát is javítja. Általában nem csak a légellenállási együttható csökkentéséről van szó, hanem a leszorítóerő egyensúlyáról is, amelyet bármely nagy sebességű autó megkövetel.

Ezeknek a tulajdonságoknak a végső kifejezése a különböző osztályokba tartozó versenyautók. Kivétel nélkül az F1-es bajnokság minden résztvevője számítógépes elemzést használ autói aerodinamikájáról. A sporteredmények egyértelműen bizonyítják e technológiák előnyeit, amelyek közül sokat már sorozatgyártású járművekben is alkalmaznak.

Oroszországban ezen a területen az úttörő az Active-Pro Racing csapat: egy Formula 1600-as versenyautó 250 km/h feletti sebességet fejleszt, és az orosz pályamotorsport csúcsa. Az ANSYS CFX komplexum (4. ábra) alkalmazása az autó új aerodinamikus farok kialakításához lehetővé tette a tervezési lehetőségek számának jelentős csökkentését az optimális megoldás keresése során.

A számított adatok és a szélcsatornában végzett fújás eredményeinek összehasonlítása a várható eltérést mutatta. Ennek magyarázata a csőben lévő álló padlózat, amely a határréteg vastagságának növekedését okozta. Így aerodinamikai elemek meglehetősen alacsonyan található, szokatlan körülmények között dolgozott.

A számítógépes modell azonban teljes mértékben megfelelt a valós vezetési körülményeknek, ami lehetővé tette az autó ürítési hatékonyságának jelentős javítását.

Épület

Az építészek manapság jobban érzik magukat a tervezett épületek külső megjelenésében, mint 20-30 évvel ezelőtt. A modern építészek futurisztikus alkotásai általában összetett geometriai alakzatokkal rendelkeznek, amelyeknél az aerodinamikai együtthatók értékei (amelyek szükségesek a tartószerkezetek tervezési szélterhelésének hozzárendeléséhez) ismeretlenek.

Ebben az esetben a hagyományos szélcsatorna-tesztek mellett a CAE eszközöket is egyre gyakrabban alkalmazzák az épület aerodinamikai jellemzőinek (és az erőtényezők) meghatározására. Egy ilyen számításra az ANSYS CFX-ben látható példa a 2. ábrán. 5.

Ezenkívül az ANSYS CFX-et hagyományosan ipari helyiségek, irodaházak, iroda- és sport- és szórakoztató komplexumok szellőztetési és fűtési rendszereinek szimulálására használják.

Az elemzéshez hőmérsékleti rezsim valamint a Krylatskoye sportkomplexum (Moszkva) jégarénájában a légáramlás jellege, az Olof Granlund Oy (Finnország) mérnökei az ANSYS CFX szoftvercsomagot használták. A stadion lelátói mintegy 10 ezer néző befogadására alkalmasak, a hőterhelés pedig 1 MW-nál is nagyobb lehet (100-120 W/fő sebességgel). Összehasonlításképpen: 1 liter víz 0-ról 100 °C-ra való felmelegítéséhez valamivel több, mint 4 kW energiára van szükség.

Rizs. 5. A nyomás eloszlása ​​a szerkezetek felületén

Összegezve

Mint látható, az aerodinamikában a számítástechnika elérte azt a szintet, amiről 10 évvel ezelőtt még csak álmodhattunk. Ugyanakkor nem szabad szembeállítani a számítógépes modellezést a kísérleti kutatással - sokkal jobb, ha ezek a módszerek kiegészítik egymást.

Az ANSYS CFX komplexum olyan összetett problémák megoldását is lehetővé teszi a mérnökök számára, mint például az aerodinamikai terhelésnek kitett szerkezet deformációinak meghatározása. Ez hozzájárul számos belső és külső aerodinamikai probléma pontosabb megfogalmazásához: a pengegépek lebegésétől a tengeri szerkezeteken a szél- és hullámhatásig.

Az ANSYS CFX komplexum összes számítási képessége az ANSYS Workbench környezetben is elérhető.