Ahmed Body в FlowVision: моделируем вместе. Часть 1.

Содержание материала

Неспадающая актуальность работ по поиску формы оптимального сопротивления в автомобильной отрасли навела нашу команду на мысль:
"можно ли с помощью FlowVision достоверно определить аэродинамические характеристики таких тел?".

Давайте искать ответ вместе!

На примере известной в автомобильной отрасли верификационной задачи мы рассмотрим все этапы моделирования, начиная с постановки.

Тело Ахмеда – стандартная модель для верификации

Первый этап работы заключался в поиске литературы. Так я узнала про тело Ахмеда – модель, геометрически близкую к корпусу автомобиля, которая общепринято применяется для верификации возможностей CFD комплексов в автомобильной промышленности.

1

Рис.1. Геометрия тела Ахмеда

Исследуемая модель представляет собой плохообтекаемое тело со скошенной кормовой частью, поднятое над поверхностью земли на 50 мм.

Особенности обтекания тела Ахмеда достаточно подробно освещены в литературе.
Однако первое упоминание связано с исследованиями С.Р. Ахмедом структуры потока, возникающей при движении наземного транспортного средства. 
В его работе особый интерес представляло влияние скоса на величину суммарного аэродинамического сопротивления тела.

Моя цель - сравнить результаты расчёта во FlowVision с экспериментальной зависимостью коэффициента лобового сопротивления (Drag Coefficient) от изменения угла скоса модели (φ).

Определение последовательности исследований

  1. Определение сходимости решения по сетке и шагу для 2D постановки 
  2. 3D постановка задачи на основе полученных условий

Первые расчёты будут проводиться в 2D постановке. В этом случае без существенных затрат вычислительных ресурсов можно быстро определить сходимость решения по сетке и шагу. Поиск сходимости крайне важен для любой задачи: это единственное условие, гарантирующее Вам достоверный результат.

Отметим, что при проведении поиска сходимости для 2D постановки нельзя опираться на величину исследуемого параметра как на конечные данные. Например, сила лобового сопротивления (F, H) будет крайне мала, так как действует она только на площадь продольного сечения, а не на всю поверхность.
И даже при попытке посчитать коэффициент сопротивления Cx, он окажется неверным: при обтекании исключено возникновение трёхмерных эффектов течения.

Результаты, полученные в 2D постановке нельзя отмасштабировать на полную геометрию. Однако сетку и шаг, для которых определена сходимость решения,  необходимо будет перенести уже на 3D расчёт.