جریان خارجی پیرامون خودرو آئودی، شبیه سازی با انسیس فلوئنت

شرح پروژه (خودرو)

هدف از این مسأله، شبیه سازی عددی جریان هوای خارجی پیرامون یک خودروی آئودی (Audi-A4-2017) با استفاده از نرم افزار انسیس فلوئنت (ANSYS Fluent) است.

هندسه مدل را به صورت سه بعدی با استفاده از نرم افزار انسیس دیزاین مدلر (ANSYS Design Modeler) طراحی کرده‌ایم. مدل حاضر شامل یک دامنه محاسباتی مکعب مستطیلی با ابعاد 20 متر * 10 متر * 5 متر برای جریان هوا است که یک وسیله نقلیه خودرو آئودی (AUDI) درون آن قرار دارد.

سپس این مدل را با استفاده از نرم افزار انسیس مشینگ (ANSYS Meshing) مش بندی کردیم. مش بندی از نوع بدون سازمان (unstructured) بوده و تعداد 4950697 سلول ایجاد شده است. همچنین دقت مش بندی در مجاورت سطوح خودرو بیشتر است.

روش‌های استفاده شده

جریان هوای خارجی دارای دما ثابت بوده و تراکم ناپذیر می‌باشد. حداکثر سرعت هوای خارجی معادل 77.76 متر بر ثانیه است که سرعت نسبتاً زیادی محسوب می‌شود. این سرعت حداکثر برای آزمایش انتخاب شده و مقدار نیروی پسا (drag) به دست می‌آید.

نتایج

پس از پایان فرایند حل، نتایج را می‌توان از طریق پس‌پردازش (post-processing) مورد بررسی قرار داد. همان‌طور که نتایج نشان می‌دهد، بیشتر نیروهای پسا ناشی از نیروهای فشاری است و سهم نیروهای اصطکاکی در نیروی پسا کم است.

بیشترین فشار در جلو و عقب خودرو اتفاق افتاد که در این نواحی کمترین مقدار سرعت اتفاق افتاد. این میزان فشار و سرعت را می‌توان به کمک کانتور (contour) بررسی کرد. همچنین بردارهای (vector) سرعت نشان می‌دهد که در جلو و عقب خودرو جدایش (separation) جریان وجود دارد.

این جدایش جریان عمدتاً در قسمت جلوی خودرو متمرکز شده است؛ در حالی که جدایش در قسمت عقب خودرو عریض‌تر است که می‌توان آن را به هندسه عریض‌تر در عقب خودرو نسبت داد. فشار روی سطح بدنه خودرو تقریباً به طور مساوی توزیع می‌شود؛ اما در مناطقی که زاویه بیشتری نسبت به جهت جریان دارند، این فشار بیشتر است.

هر چه سطح بر جریان عمودتر باشد، فشار روی آن بیشتر می‌شود. همچنین فشار وارده بر لبه‌های تیز به خصوص روی چرخ جلو و لبه جلو پنجره منفی بوده، و سرعت در این نواحی افزایش یافته است که می‌توان علت آن را تغییر سریع زاویه‌ای جریان در اثر تغییر شکستگی دانست.

کانتورهای نیروی برشی (shear force) نیز نشان می‌دهند که جدایش جریان با تغییر علامت این کانتورها آغاز شده است. نیروی پسا به دست آمده در این مسئله معادل 1684.74 نیوتن است.