Сен 2, 2010

Азы вычислительной гидродинамики от Renault F1

Это позволяет сделать доработку машины более эффективной – мы сразу видим, приносит ли компонент ожидаемую отдачу. Если нет, можно внести небольшие изменения и попытаться достичь того, к чему мы стремимся. Что вначале – аэродинамическая труба или вычислительная гидродинамика? CFD даёт гораздо больше информации, чем труба, но она не настолько точная – именно поэтому два эти метода отлично сочетаются между собой. Аэродинамическая труба позволяет оценить распределение сил и нагрузок, но не дает возможности достаточно подробно визуализировать течение потока. Сегодня многие команды используют «выдувной» диффузор – получают дополнительную прижимную силу, направив поток выхлопных газов в диффузор. О том, что же скрывается за словами «вычислительная гидродинамика», рассказывают инженеры Renault F1. Мы можем предсказать дополнительную прижимную силу и определить, какие части машины из титана или углепластика будут подвергаться самым серьезным термическим нагрузкам. Но эти газы очень горячие, потому смоделировать ситуацию в аэродинамической трубе не получится. Если говорить о точности, то у вычислительной гидродинамики есть свои пределы – порой программы выдают многообещающие результаты, но в трубе оказывается, что все не столь здорово. Каков научный базис вычислительной гидродинамики (CFD)? Обычно CFD. Потому мы дополняем данные из трубы результатами, полученными при помощи CFD. Есть ли у вычислительной гидродинамики ещё какие-то преимущества? 80% работы, проделанной средствами вычислительной гидродинамики, дополняется продувками в аэродинамической трубе, а еще для 20% результатов CFD это не требуется. На неё уходит в общей сложности 16 часов. Затем, уже на другом компьютере, новинка присоединяется к существующей модели машины – этот процесс займёт вторую половину дня. И уже как единое целое модель поступает на полноценную симуляцию. А вот CFD в этом случае является отличным инструментом, позволяя задать любую температуру, что позволяет добиться большего реализма. На компьютерах мы опробуем новые идеи, концепции и направления, если результат оказывается хорошим, начинаем исследования в трубе. Так что для получения итоговых результатов нужен цикл общей продолжительностью ровно в сутки. Как долго продолжается симуляция при помощи CFD? В схожем ключе мы используем CFD и для доработки тормозов. Если мы просчитываем новое переднее крыло, то для начала инженеру нужно создать его компьютерную модель, используя дизайнерские программы CAD – на это требуется примерно полдня. Роль компьютерного моделирования в создании и доработке современных машин Формулы 1 сложно переоценить. CFD используется, чтобы создать компьютерную модель течения жидкости. Воздушный поток, окружающий машину Формулы 1, очень сложен, поэтому мы применяем вычислительную гидродинамику, чтобы понять, что с ним происходит. CFD – не настолько прецизионный инструмент, как аэродинамическая продувка, поэтому нам приходится делать допущения в тех уравнениях, которыми мы описываем течение потока вокруг машины – иначе бы вычисления заняли очень много времени. Когда мы устанавливаем на машину новый элемент – или в трубе, или на мониторе программы CFD – то можем сразу видеть, как структура потока взаимодействует с другими деталями. Причем к испытаниям в ней мы приступаем с хорошим пониманием того, как ведет себя этот элемент, как использовать его с максимальной пользой. Это позволяет узнать о потоке ощутимо больше.