1. 案例背景
1.1 学习目标
本案例针对某汽车仿真模型,在车速为40m/s时进行了汽车外流场的数值模拟。
本案例教程旨在演示AICFD中以下场景与功能的操作:
a. 单域外流场的网格划分;
b. 前前处理引导功能;
c. 单域外流场流动分析场景;
d. 后处理:压力云图查看。
1.2 案例描述
汽车外气动仿真可以评估车身形状、外造型凸起物、发动机前舱进气等对汽车行驶阻力的影响,从而指导车身外观改型设计、提高汽车性能指标。
本案例利用AICFD对简易整车模型的外流场进行全流程仿真:
a. 将汽车几何导入AICFD,对几何数据进行重新组织归类,完成全局网格、边界层网格等尺寸参数的设置后,进行一键式网格划分;划分完毕后,进行网格质量检查与迭代,形成局部业务闭环;
b. 进入AICFD“前前处理”特色模块,通过智能引导问答的形式,从应用场景的语言出发,配合图文结合的帮助示例,自动为用户推荐最合适的湍流、多相流、传热、边界条件等配置,帮助用户合理、快速地使用CFD软件,解决了通用CFD软件“操作繁琐容易出错”、“设界面逻辑混乱”、“用户使用门槛高”等痛点;
c. 配置结束后,点击求解;等待结果收敛后,可定量得到升力、阻力系数,以确认其是否满足整车部门目标;可定性得到压力云图、速度流线图,以分析造型进一步优化方向。
本案例需要的输入文件和参数信息如下表:
![](http://dingyue.ws.126.net/2024/0618/e3715065j00sf9o2k000hd000dl0065p.jpg)
![图1 网格模型](http://dingyue.ws.126.net/2024/0618/47b7c82bj00sf9o1z00hyd000ua00cdm.jpg)
2. 网格处理
2.1 新建工程
a. 启动AICFD 2024R1;
![图2 AICFD窗口](http://dingyue.ws.126.net/2024/0618/84699475j00sf9o200039d0012000ndm.jpg)
b. 选择文件>新建,新建工程,选择工程文件路径,设置工程文件名,点击“确定”。
![图3 新建工程](http://dingyue.ws.126.net/2024/0618/f8d01410j00sf9o1w000cd000c3005km.jpg)
2.2 网格划分
a. 单击菜单栏几何> 导入几何,导入外部生成的几何文件;
![图4 几何导入](http://dingyue.ws.126.net/2024/0618/59598d33j00sf9o1x002jd000to00x0m.jpg)
b.设置流场车头方向的面23为进口,重命名inlet;命名后可隐藏,以防视觉干扰、车尾方向的面18为出口,重命名outlet;下面22为地面、重命名gound;流场左右及上面三个面19-21是现实中是不存在的,常作为对称面处理,重命名symm;其余2-17、24-26为汽车表面,全选,合并,命名为汽车表面carwall;
![图5 几何面处理](http://dingyue.ws.126.net/2024/0618/421fa5eaj00sf9o1w0012d000pj00fqm.jpg)
c. 单击菜单栏网格> 全局尺寸,设置网格划分相关的全局尺寸;
![图6 全局尺寸](http://dingyue.ws.126.net/2024/0618/7afd650bj00sf9o1x000gd0009p00a5m.jpg)
d. 单击菜单栏网格> 面网格,设置网格面网格尺寸;
![图7 面网格](http://dingyue.ws.126.net/2024/0618/e12c8567j00sf9o1w001ad000tl00grm.jpg)
e. 单击菜单栏网格> 边界层,设置边界层网格尺寸。
![图8 边界层网格](http://dingyue.ws.126.net/2024/0618/3dc8742ej00sf9o1w0019d000rh00grm.jpg)
f. 单击菜单栏网格> 创建体网格,完成网格划分,如图所示。
![图9 创建网格](http://dingyue.ws.126.net/2024/0618/62ef15f6j00sf9o2100rpd001hc00swm.jpg)
2.3 网格质量检查
单击菜单栏网格> 信息统计或网格质量,查看网格信息或检查网格质量。
![图10 信息统计](http://dingyue.ws.126.net/2024/0618/1498ef5fp00sf9o1x003ad00135003sm.png)
3. 求解设置
3.1 前前处理
a. 分别点击视口区上方前前处理页签与视口区开始,进入前前处理模块;
![图11 进入前前处理模块](http://dingyue.ws.126.net/2024/0618/02f3a392j00sf9o21007rd001hl00u0m.jpg)
b.系统弹出前前处理设置面板,首先进行物理现象的基本问答;问题1.1 为“仿真场景中流体的数量”,点击问题下方的帮助信息按钮展开帮助系统;根据提示,汽车外气动只包含空气一种流体;
![图12 前前处理帮助系统](http://dingyue.ws.126.net/2024/0618/e69f829bj00sf9o200051d0019100p1m.jpg)
c. 在问题1.1答案框中输入数值1,系统自动弹出第二个问题;
![图13 前前处理问题自动推进](http://dingyue.ws.126.net/2024/0618/04f7739aj00sf9o200051d0018w00oym.jpg)
d.在后续问题中,按照如下回答,完成汽车外气动案例物理现象问答页面,点击下一页进入湍流模型问答页面;
![](http://dingyue.ws.126.net/2024/0618/90e76ad3j00sf9o930018d000ia00d7p.jpg)
![图14 前前处理 – 汽车外气动物理现象](http://dingyue.ws.126.net/2024/0618/e94d0d0bj00sf9o200038d0019200osm.jpg)
e.按照如下回答,完成汽车外气动案例湍流模型问答页面,点击下一页进入边界条件问答页面;
![](http://dingyue.ws.126.net/2024/0618/d9880650j00sf9oaa000vd000ok008tp.jpg)
![图15 前前处理 – 汽车外气动湍流模型](http://dingyue.ws.126.net/2024/0618/1efc4540j00sf9o20002vd0019000pzm.jpg)
f. 进入边界条件问答页面,问题3.1与网格计算域信息关联,点击编辑,将所有面按照帮助提示放入对应的边界类型,点击确定;
![图16 前前处理 – 编辑边界类型](http://dingyue.ws.126.net/2024/0618/fe7d61bdj00sf9o1x002vd001nt00wxm.jpg)
g.按照如下回答,完成汽车外气动案例边界条件问答页面,此时已完成所有问答,点击下一页进入总结页面;
![](http://dingyue.ws.126.net/2024/0618/f20baf94j00sf9obk0014d000nd00bxp.jpg)
![图17 前前处理 – 汽车外气动边界条件](http://dingyue.ws.126.net/2024/0618/ff357a29j00sf9o200039d0019200sgm.jpg)
h.总结页面用于展示即将写入主程序的配置信息,确认无误后点击确定;
![图17 前前处理 – 汽车外气动边界条件](http://dingyue.ws.126.net/2024/0618/e259c410j00sf9o20002kd0018y00rtm.jpg)
4. 初始化及求解计算
4.1 初始流场设置
双击仿真> 初始化,设置初始流场;
![图17 前前处理 – 汽车外气动边界条件](http://dingyue.ws.126.net/2024/0618/d9087a8aj00sf9o1w0019d000kx00dym.jpg)
4.2 求解计算
选择菜单栏求解> 求解> 直接求解> 并行,开始计算。
![图20 运行求解器](http://dingyue.ws.126.net/2024/0618/cedb8457j00sf9o1x0015d000tt0048m.jpg)
![图21 选择求解模式](http://dingyue.ws.126.net/2024/0618/b8d0e7fdj00sf9o1w0006d00096005dm.jpg)
5. 后处理
5.1 监控曲线
点击监控,查看残差曲线;
![图22 残差曲线](http://dingyue.ws.126.net/2024/0618/9edb76d5j00sf9o1x004dd001hc00rlm.jpg)
5.2 数据读取
双击树节点报告> 力,设置方向参数,选取区域面列表中目标部件,点击应用,读取升阻力数据。
![图23 统计值报告](http://dingyue.ws.126.net/2024/0618/d22ed64bj00sf9od2001bd000n200dxp.jpg)
5.3 结果查看
双击报告> 力,在日志区查看汽车所受阻力值;
![图23 统计值报告](http://dingyue.ws.126.net/2024/0618/3193d078j00sf9o1x003dd001n600pfm.jpg)
5.4 可视化结果
a.单击菜单栏后处理> 面,选取位置和变量参数,设置等级参数,点击应用,读取外流场截面压力云图;
![图23 统计值报告](http://dingyue.ws.126.net/2024/0618/9f69d29fj00sf9o1x0051d001hc00rqm.jpg)
b.单击菜单栏后处理> 云图,选取位置和变量参数,设置等级参数,点击应用,读取汽车表面压力云图;可以观测到当空气流遇到车辆的前端时,由于流体不能穿透车体,因此在车头形成一个高压区;空气流过车头高压区后,进入车身两侧和顶部,根据伯努利原理,流速越高,静压越低,故这些区域的压力通常会较低;车尾通常由于气流的分离会形成低压区,导致所谓的“尾迹”效应,增加风阻。
![图23 统计值报告](http://dingyue.ws.126.net/2024/0618/33ef9a62j00sf9o1x0051d001hc00s3m.jpg)
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