【视频教程】
【教程】汽车外气动仿真，小白学CFD的入门案例
【文字教程】
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：
| 几何文件 | ahmed_car.stp |
| 介质 | 25℃空气 |
| 湍流模型 | 可实现的k-epsilon模型 |
| 边界条件 | 入口流量：40 m/s；出口静压：0 Pa |
2. 网格处理
2.1 新建工程
a. 启动AICFD 2024R1；
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”。
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；
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；
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;
d. 单击菜单栏 网格> 面网格 ，设置网格面网格尺寸；
e. 单击菜单栏 网格> 边界层 ，设置边界层网格尺寸。
f. 单击菜单栏 网格> 创建体网格 ，完成网格划分，如图所示。
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。
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；
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；
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；
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；
| 问题 | 答案 |
| 1.1 仿真场景中流体的数量 | 1 |
| 1.2 流体类型是？ | 气体 |
| 1.3 流体材料 | Air at 25C |
| 1.4 流体在何种范围内流动 | 物体外部 |
| 1.5 物体的形状 | 其他复杂形状 |
| 1.6 其它复杂情况的特征长度 | 1m |
| 1.7 是否关心流动随时间的变化情况 | 不关注 |
| 1.8 除流动外，是否关注下列物理现象 | 以上都不关注 |
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；
| 问题 | 答案 |
| 2.1 流体速度大概是 | 40m/s |
| 2.2 是否希望精细地对近壁面流体行为进行仿真？ | 否 |
| 2.3 是否关注下列流体现象？ | 分离流/ 回流 |
| 2.4 分离流的尺度？ | 大 |
| 2.5 是否属于汽车外气动场景？ | 是 |
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；
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；
| 问题 | 答案 |
| 3.2 是否存在壁面与流体间无摩擦力的情况？ | 不存在 |
| 3.3 是否存在运动的壁面？ | 不存在 |
| 3.4 壁面的粗糙度高度 | 默认（0）m |
| 3.5 流速是否为给定条件？ | 是 |
| 3.6 输入流速 | 40 m/s |
| 3.7 输入出口静压 | 0 Pa |
| 3.8 入口/ 出口的湍流强度 | 弱（推荐） |
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；
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;
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。
5. 后处理
5.1 监控曲线
点击监控，查看残差曲线；
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。
5.3 结果查看
双击报告 > 力 ，在日志区查看汽车所受阻力值；
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；
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。
