Как процесс моделирования увеличивает скорость проектирования гоночных автомобилей NASCAR

Гоночные команды NASCAR используют новые технологии моделирования компаний D2H и Ansys, чтобы производить в 3 раза больше симуляций без дополнительных затрат времени на разработку и почти исключить дорогостоящие испытания в аэродинамической трубе.

Имея всего неделю на подготовку между гонками, команды NASCAR традиционно тратили сотни тысяч долларов на дорогие и трудоемкие испытания в аэродинамической трубе, чтобы улучшить аэродинамику гоночных автомобилей. Компании 2H и Ansys создали автоматизированный рабочий процесс Fluent, который позволяет обойтись без большей части испытаний в аэродинамической трубе.

Процесс моделирования ускоряет аэродинамическое проектирование и позволяет командам создавать больше проектов без дополнительных затрат времени на разработку. Он решает проблемы за часы, а не за дни.

«Наш основной путь развития - использовать наш аэродинамический опыт и анализ поля течения текущей модели, чтобы направить наш следующий шаг» , - сказал Ноа Маккей, технический директор D2H . «Мы сочетаем это с периодическим более сложным моделированием, которое может дать прямое представление о том, какие изменения следует внести и в каких приблизительных масштабах».

Использование рабочего процесса и HPS для ускорения проектирования

Маккей отметил, что новая технология значительно сокращает время практической разработки и быстро решает проблемы проектирования. Моделирование позволяет добиться этого, оставаясь при этом очень точным. «Для получения точных результатов требуются сетки очень высокого качества. Этого обычно очень трудно достичь на чрезвычайно сложной геометрии полноценной модели гоночного автомобиля », - сказал Маккей. «Упрощение геометрии также не позволяет получить достаточно точные результаты, чтобы стимулировать разработку совершенного автомобиля, где каждое изменение может составлять менее 0,5%.

Процесс проектирования требует интегрированного потока программных инструментов, который Маккей описывает как цепочку моделирования. «Мы создали автоматизированный процесс, который может проверять и вносить поправки в САПР, чтобы получить чистую, детализированную геометрию, а затем создать сетку и отправить решение для высокопроизводительного вычислительного кластера», - сказал Маккей.

«Этот автоматизированный рабочий процесс представляет собой кнопочное решение, которое упрощает процесс разработки, помогая инженерам быстрее создавать проекты для решения сложных аэродинамических проблем».

Что делает возможным моделирование, так это интеграции высокопроизводительных вычислений. Этот процесс ускоряет моделирование и направляет корректировки проекта. «HPC определенно помогли. Крупные решения работают быстрее, чем когда-либо, а повышенная точность побудила нас создавать все более и более детализированные модели. Мы также воспользовались улучшениями в Ansys Fluent, чтобы сократить время решения проблемы», - сказал Маккей. «Есть повышение эффективности вычислений, а также более эффективная обработка больших наборов данных. Кроме того, благодаря сеткам более высокого качества Ansys Fluent позволил сократить итерации моделирования, чтобы добиться результата намного быстрее, чем в прошлом ».

Моделирование может заменить или превзойти тестирование в аэродинамической трубе

Когда инженеры начали использовать моделирование - и по мере совершенствования процесса моделирования - стало ясно, что результаты моделирования требуют меньше времени, чем аэродинамические трубы.

«Это сложное сравнение, потому что мы сравниваем очень разные инструменты. В аэродинамической трубе можно очень быстро и с хорошей точностью получить результат для одного объекта. С помощью моделирования CFD в Ansys Fluent мы теперь можем достичь такой же точности », - сказал Маккей. «Это недавняя разработка позволяет понять как работают даже небольшие изменения. ».

Симуляция позволяет команде инженеров увеличить общий объем тестирования. «Разница в том, что испытание в аэродинамической трубе может произвести около 35 запусков в течение 10-часового окна испытаний, и, в зависимости от вашего бюджета», - сказал Маккей. «В настоящее время с целью сдерживания затрат, которые ограничивают испытания в аэродинамической трубе примерно 100 часами в год, в результате чего общий объем данных, собранных из аэродинамической трубы, намного меньше, чем можно сделать с .помощью моделирования. С помощью CFD мы можем работать каждый день и каждую ночь, производя около 5-10 запусков в сутки или даже значительно больше с дополнительным бюджетом дизайнера HPC и CAD ».

Стоимость и экономия времени моделирования

Процесс HPC также предлагает больше информации о каждом потенциальном изменении дизайна. «Таким образом, в течение недели мы можем, по крайней мере, при наличии соответствующих ресурсов утроить или учетверить то, что можно сделать в аэродинамичсеской трубе. Кроме того, каждый запуск CFD дает на много порядков больше информации о каждом изменении », - сказал Маккей. «Мы не только знаем общие силы и есть ли улучшение производительности, но мы также получаем представление о поле полного потока, где мы можем точно определить эффект. Это позволяет нам улучшать аэродинамику намного эффективнее ».

Гоночные машины часто меняют между еженедельными гонками. Хотя машины оптимизируются в начале сезона, их часто меняют на лету между еженедельными гонками. «Гонки - это вид спорта, который развивается каждую неделю, как и любой профессиональный спорт. Команды высшего уровня создают новые автомобили почти еженедельно, чтобы учесть все новые разработки, полученные в результате недавних испытаний », - сказал Маккей.