Гид по CFD для начинающих

-

Инженеры команды Renault рассказывают о том, что такое вычислительная гидродинамика, зачем она нужна и как помогает в проектировании автомобиля Формулы-1.

В чём суть CFD?

CFD используется, чтобы моделировать поток воздуха в компьютерной программе. Потоки воздуха вокруг автомобиля Формулы-1 очень сложные, поэтому мы используем нашу CFD, чтобы понять, что же именно они делают. Аэродинамическая труба позволяет смоделировать нужные давления и силы, но вы не можете точно передать потоки воздуха. Поэтому мы комбинируем данные из тоннеля с данными CFD, чтобы точно понять, что происходит. Когда мы ставим на автомобиль новую деталь, мы можем посмотреть с помощью CFD и трубы, как новинки влияют на остальную часть машины. Это позволяет нам развивать болид лучше, потому что мы можем видеть, помогает ли компонент достигать намеченной цели. Если нет, то мы вносим изменения, чтобы попробовать добиться своего.

CFD или аэродинамическая труба – что первично?

Обычно сначала идёт CFD. Мы пробуем новые идеи, концепции и направления в CFD, и если они смотрятся хорошо, то мы пробуем их в трубе. И мы приходим в аэродинамический тоннель с лучшим пониманием того, как компоненты работают и какую максимальную пользу можно из них извлечь. Если говорить о точности CFD, то у неё есть свои пределы: вы можете обнаружить в CFD что-то перспективное, но оно будет не так здорово смотреться в тоннеле. CFD не такое аккуратное средство, как аэродинамическая труба, потому что мы должны делать предположения, допуская некоторые упрощения относительно потоков воздуха вокруг машины, чтобы испытания в системе длились не слишком долго. Так что CFD может позволить вам получить больше информации, чем аэродинамическая труба, однако система не так аккуратна, и поэтому две эти вещи очень хорошо друг друга дополняют.

Как долго длится симуляция в CFD?

Если мы изучаем новое переднее антикрыло, то аэродинамик CFD создаёт схему нового крыла, на что уходит примерно полдня при использовании CAD. Затем он использует другую программу, чтобы уточнить геометрию, на что уйдёт ещё полдня. Затем он внесёт всё в общий кластер, и обычно мы проводим симуляцию со всей машиной, которая длится ещё 16 часов. Так что мы нацеливаемся на то, чтобы пройти полный цикл за 24 часа, прежде чем мы получим результат.

Каковы другие преимущества CFD?

Многие команды сегодня используют выдувные диффузоры, чтобы направлять выхлопные газы на диффузор и генерировать прижимную силу. Так как выхлопные газы очень горячие, вы не можете создать точную модель в аэродинамическом тоннеле. Однако CFD - отличная вещь для этого, потому что вы можете проводить симуляции при любой желаемой температуре, поэтому результаты будут куда реальнее. Мы можем предсказать уровень дополнительной прижимной силы, а также отметить, какие детали машины будут подвергаться воздействую высоких температур - значит, их нужно сделать из выдерживающего высокие температуры карбона или титана. Мы похожим образом используем CFD для развития наших тормозных систем. 80 % проведённых в CFD работ затем дополняются в аэродинамической трубе, а ещё в 20 % случаев используется только CFD.