FSC老牌车队-吉速方程式带你进入赛车CFD后处理精彩世界

仿真圈

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导读：吉林大学吉速方程式车队成立于2009年，是为参加FSAE大赛而组建的一支赛车队。十一年来，秉承着“创新驱动”的理念，吉速车队依托吉林大学相关学科优势和丰富的实验室资源，求实创新，励志图强。

在十一届FSC和FSG2019中，吉速车队共取得FSC两次冠军、一次亚军和FSG 2019直线加速第二名的优异成绩。1月27日（今晚）20时我们有幸邀请到吉林大学吉速方程式车队执行队长张国庆老师带来《基于Star ccm 赛车CFD仿真后处理》公开直播，希望对关心和关注大学生方程式赛车技术的朋友们有所帮助。

以下是正文：

空气动力学的后处理是CFD过程当中最精彩的部分之一，这个过程中你可以暂时忘记复杂的前处理的参数设置，不必紧张兮兮地花费时间看一步一步数值的跳动。这个过程中，你大可放松紧张的精神，捏响僵硬的指节，看一看五颜六色的线与面，欣赏一下自己奇思妙想后的设计会带来怎样的效果。下面让我们进入后处理的世界。

一、如何创建最基本的静压标量图

首先是最基本的静压标量图，创建标量显示器，零部件选择尾翼整体。可得到下图：

通过定义在模型表面的静压标量图，可以很方便的发现高低压的分布。同时，他也是分析两版模型负升力产生差别的主要手段之一，利用它我们可以发现前部流场改动对应后部负升力变化的区域。将两版模型静压的范围调整至一致，以方便我们的对比。

二、认识特定平面的标量观测

表面的静压标量并没有办法让我们了解气体的绕翼流动的情况以及周围空间的压力分布，对此我们可以创建某个平面作为工作对象，借以观测。

这个过程需要创建平面——衍生零部件的一种。接下来介绍的后处理基本上绕不开衍生零部件。下图中可以大致看到衍生零部件的种类。

以下分别是静压标量图和速度标量图。

我们可以看到，这版四段式尾翼的压力和速度的分布不均，对此可以观测到这个尾翼第三片襟翼尾缘发生了失速，不过标量图上无法显示方向，若想观测到回流，我们应观测这个平面上的气流速度矢量。

三、学习平面矢量图及 “弯曲矢量”图

创建矢量显示器，零部件选择所作截面，修改相对长度和几何间距可得下图：

由图可见，第三篇襟翼的后缘确实发生了轻微的失速。

同时能表示速度大小和方向的有矢量和流线，相比于矢量来说，流线的可观测性实际上更强一些。那我们是否可以在平面上显示出流线呢？对此，我们可以在约束平面上，建立约束流线。如下图：

不过我们仍然不满足，因为流线虽然可观测性强，但是对于局部细节的显示却不够，他能否显示为一种特殊的矢量呢？

对此我们可以对曲线进行参数上的调整和模式的设置。首先，降低流线初始积分步长，使得流线分段显示。其次，为流线设置终点标记。最后，利用标量场景做背景，可得到下图：

这种流线在分析车底流场，比如射流、侧翼入口来流等尤为好用。

四、掌握整体流线图及Q准则等势面图

利用流线可以在三维空间内观测气流的流动，在合适的位置建立种子截面，并将其作为流线的载体，即可得到下图：

流线可以观测气流的走向，却很难观测涡流的形成，对此我们利用Q准则形成等势面，以便对涡流的形成进行观测。建立等值面，将标量定义为Q-criterion，选择合适的Q值，可得到下图：

我们可以看到端板上方和下方两个因为压差所产生的涡流，在最终汇聚并叠加。

不过，这种方式不容易观测涡量的大小，对此我们可以利用Q准测产生一个空间内的标量图。首先建立一个合适的重新采样的体积，对此场景建立标量显示器，调整合适的标量范围，可得下图：

五、学会利用散点图实现的定量分析

利用标量的分布图可以观测各种数值的分布，不过并不够定量，如何实现较为定量的分析和比对？我们可以利用XY绘图。

首先，建立观测零部件的探针。其次，将探针所得数值作为y变量输入到绘图中，设置所需x变量，即可得到绘图。

下图为零部件表面的探针：

下图为探针所得静压值延y方向分布的结果：

如果需要对某些位置进行定量的读取，可以自己编写关于探针位置的文件，并进行读取。

后处理实际上种类不多，掌握起来较快，我们需要做的就是如何让这些后处理结果更为符合自己的实际需要。我们要能够将自己想要读取的结果变得更为直观和清晰的展现给自己和观看者面前，并可以对此进行正确的解释和分析，这是一个CFD工作者最基本的技能之一。欢迎对赛车CFD后处理感兴趣的朋友请关注1月27日（今晚）我的公开直播

七、我的公开课直播

受仿真秀平台邀请，1月27日20时，笔者将在2021大学生方程式赛车技术交流月第二期公开课《基于Star ccm 赛车CFD仿真后处理》，帮助大学生方程式参与者和兴趣爱好者更好理解赛车CFD后处理那些事。

以下是课程安排(扫码即可观看直播)

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作者：张国庆 车辆工程专业本科生，就读于吉林大学，担任吉速车队空气动力学及车身组组长，对于CFD具有一定程度的了解。

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