汽車空氣動(dòng)力學(xué)是研究汽車在流場(chǎng)中所受到的以阻力為主的包括升力、側(cè)向力的三個(gè)氣動(dòng)力及其相應(yīng)的力矩（即六分力）的作用。汽車的空氣動(dòng)力特性對(duì)汽車的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性和操縱穩(wěn)定性都有著直接的影響。

空氣動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用案例

Volvo XC60空氣動(dòng)力學(xué)性能優(yōu)化

　　基于數(shù)十年在空氣動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域的工程仿真經(jīng)驗(yàn)和軟件使用的較佳實(shí)踐，ANSYS開(kāi)發(fā)了一套用于空氣動(dòng)力學(xué)性能優(yōu)化的標(biāo)準(zhǔn)仿真流程。這套標(biāo)準(zhǔn)流程構(gòu)建在ANSYS Workbench平臺(tái)下，其主要內(nèi)容包括：

1. 在ANSYS Fluent中進(jìn)行前處理網(wǎng)格生成及流場(chǎng)仿真計(jì)算時(shí)的較佳實(shí)踐
2. 使用HPC高性能計(jì)算功能來(lái)縮短仿真計(jì)算的時(shí)間
3. 在原車型的基礎(chǔ)上，使用RBF Morph進(jìn)行汽車外形的參數(shù)化改變
4. 使用DesignXplorer以整車的氣動(dòng)阻力降低作為優(yōu)化目標(biāo)，對(duì)外形的變化參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化分析

　　Volvo公司使用ANSYS的這套標(biāo)準(zhǔn)仿真流程，實(shí)現(xiàn)了對(duì)XC60車型的空氣動(dòng)力學(xué)性能優(yōu)化仿真。

　　Volvo公司針對(duì)XC60原車外形設(shè)定了4處可以進(jìn)行參數(shù)化變動(dòng)的變量，并在變量的設(shè)計(jì)空間內(nèi)定義了50個(gè)設(shè)計(jì)點(diǎn)進(jìn)行DOE分析，最終通過(guò)優(yōu)化算法得到了在設(shè)計(jì)空間內(nèi)的較優(yōu)氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)方案，這套仿真流程有著極強(qiáng)的工程實(shí)用價(jià)值。

使用RBF Morph，實(shí)現(xiàn)對(duì)原車外形的參數(shù)化變形，共定義了4個(gè)參數(shù)化變量。

 

左：車尾兩側(cè)角度；右：車頂后段下傾角度

 

左：座艙后部角度；右：前端擾流板角度

　　使用DesignXplorer，定義設(shè)計(jì)空間，對(duì)4個(gè)參數(shù)化變量進(jìn)行尋優(yōu)。

　　原車型受到的氣動(dòng)阻力為388.01 N，經(jīng)過(guò)優(yōu)化分析后的氣動(dòng)阻力為372.30 N，降低了約4%的氣動(dòng)阻力。

原車型

優(yōu)化后