当体育遇上CFD仿真。。。

译注：最近在一个国外的网站上看到了这样一篇文章，颇有些感触，于是做了一些翻译和整理的工作，分享给大家。这虽然是一个软件的软广（确切的说是推广一种仿真的服务模式，而不是软件）。你只需要花一笔钱，上传一个3d文件，简单设置一下条件，第二天就能得到一份完整详细的报告。对于一些雇佣不起专门的仿真团队的小型科技企业，这种业务模式无疑是非常吸引人的。而对传统的仿真工程师来说，可以说是一种危机，也是一种转机---即便你有很牛逼的网格划分技术和软件使用技巧，今后也将变得一文不值，但你也会有更多时间，投入到对工程问题深入的探究中。对工程问题的深入理解，对仿真结果的正确解读，和对工况的正确简化和选取，才是一个仿真工程师立于不败之地的利器。

如果你是那种想起做一个流体仿真就满头大汗，担心自己是否能完成任务，害怕记住Navier-Stokes方程全部内容的人，那么你会为使用AirShaper而感到高兴。在比利时安特卫普，一个由5人组成的小团队成功地开发了一个流体模拟工具，它非常容易使用，以至于普通的产品工程师都可以使用。不用再担心了。你不必是一个专业的计算流体动力学(CFD)分析师。

奥地利速滑冠军Joost Vandendries上传了一份自己的3D扫描模型，在分析了流线后，他对自己的外形和头盔做了充分的改进，使自己的速度增加了20公里。他现在离比利时的215公里每小时的纪录只有几步之遥。(图片来自AirShaper)。

过程很简单:

1.将一个STL文件上传到AirShaper网站。

2.定义模型相对于地面和风向的位置。只需要点击一两下。

3.设定风速。

4.告诉AirShaper希望它有多精确(低，中，高)。

5.输入您的信用卡。

就这样!第二天，你就会收到一封邮件，告诉你方案可行。不用花那么多钱去买软件，也不用花几个星期去进行学习。不需要划分网格。也没有任何技术问题会提醒你，让你不得不去报培训班学习流体力学。

目前，只有STL文件可以通过网络接口被自动接收，但是公司可以通过电子邮件接收STEP和IGES文件。

模型位置可以在屏幕上直接进行验证，如果放置不正确，你也可以让它围绕轴旋转调整。流线的功能通过视觉显示，帮助你看清楚空气流动的方向。

如果你觉得不得不等待24小时才能拿到报告,那么请注意,结束后报告有30页,包含许多气流的图像模型,数据表和一份详尽的描述将测试全部联系在一起。如果是你，要花多长时间才能做出来?

没有网格

网格划分相关的过程，AirShaper将不会让用户看到，它努力消除任何关于网格、网格大小、网格细分或自适应网格的界面。对于那些完全没有模拟背景的用户来说，这是完美的。

基本上你不需要知道任何有关CFD的知识，就可以使用AirShaper。

就这么轻松地完成一个CFD模拟，毫无疑问，你会想是不是被骗了。AirShaper是不是就是个游戏或玩具,结果是不是可信,或者他们是不是CG虚拟的效果,就像你看到的“基于物理特效电影”。请放心，AirShaper基于开源的CFD代码OpenFOAM，有很多专业的拥护者。求解类型为RANS (reynolds -average Navier-Stokes)双方程模型:标准k-omega和SST k-omega。这不是儿戏。这是真正的CFD。

此外，AirShaper利用自己的技术使网格具有适应性，实际上就是增加关键区域的网格密度，而OpenFOAM代码没有这个功能。

为了保护用户免受伤害，该程序限制了气流速度，允许最大马赫数为0.3马赫，在Navier Stokes方程有效的可压缩亚音速范围内。

自行车骑行的测试

在STL文件导入后，旋转的辅助工具帮助模型调整到正确的方向上。假流线验证空气方向。CAD模型是从GrabCAD下载的。

AirShaper会煞费苦心地解释一些基本的东西，他们知道很多正在阅读报告甚至做分析的人可能不是流体分析师，甚至不是工程师。奇怪的是，在我们的测试案例中，骑自行车的人会被显示出一个Cd(阻力系数)，这个Cd(阻力系数)很接近公共汽车，这是自行车骑行者没想到的。(图片来自AirShaper报告。)

车手头部、胸部、胯部的高压区域清楚地显示出车手比自行车有更多的空气阻力。(图片来自AirShaper报告。)

根据AirShaper的计算，车手需要大约150瓦的消耗才能达到10米/秒的速度(22英里/小时)，这是合理的，因此，它可以粗略地检查结果的准确性。即使使用最简单的网格选项也可以达到这种精度。

结果显示最高和最低的气压。(图片来自AirShaper报告。)

AirShaper会生成一份31页的报告，里面充满了流线、停滞图，甚至是噪音分析，这些都会让你看起来非常熟悉CFD，逼格很高。这份报告将有足够的基本理论，没有工程背景的首席执行官也会理解它。它煞费苦心地解释Cd(阻力系数)一般是什么，以及你的Cd与任何人都能识别的对象(公共汽车和建筑物)之间的关系。

在所有CFD程序中，AirShaper可能没有最高的易用性。Autodesk 的Force Effect Flow本来更简单(你可以只上传一张照片，2D的)，但随着它所有的Force Effect产品都停止开发，Force Effect Flow也被终止了。

我们很好奇，一个小创业公司是如何成功地创建这样一个易于使用的CFD程序的，同时主流仿真软件供应商一直保持CFD的复杂性。也想知道这个软件背后的东西,我们来到了AirShaper创始人兼首席执行官Wouter Remmerie在安特卫普的家中。他正在照顾小孩，他把一个婴儿放在床上后，招呼起我们来。

Aquilo概念车的设计是为了证明气流可以产生可用的侧向力。Wouter用OpenFOAM做的模拟，他用学到的OpenFOAM知识，创造了AirShaper。(图片由AirShaper)。

Wouter的计划是由他设计的一款名为Aquilo的赛车发展而来的，用一种非常不寻常的方式来控制它——侧向的空气动力。赛车通常采用气流作为垂直力(翼面向下的力来增加转弯速度和防止飞起来)，但采用横向气流则是第一次。Wouter为此申请了专利。不过，尽管法拉利和丰田竞争激烈，但两家公司都没有把这个想法带到赛道上。他们说，重要的侧向力所需要的空气通道占用了汽车太大的宽度，Aquilo被放弃了。

然而，为Aquilo开发的OpenFOAM接口加上概念车风洞测试替代品的需求，使得Wouter开发出了AirShaper。

我们希望

现在通过ANSYS Discovery Live能够实时进行模拟，我们很好奇为什么用户要等一天才能得到来自AirShaper的结果，特别是使用粗网格时。

三维模型的结果也可以发给您，您可以旋转您的模型，也可以将它放大。(模型由Sketchfab提供)

AirShaper这份31页的报告充满了图片。为了便于生成一个标准格式，他们使用预设的边、顶、前和后视图的流动结果。某些结果，如流线，显示在二维切片视图中。但是围绕3D物体的流动不是二维的。即使是对称的平面，包括垂直的平面，可以穿过自行车的长度方向和车手，也会有流动交叉，比如湍流。

用户可以请求一个3D PDF文件，允许用户移动并放大和缩小模型周围。由于已经生成了数据，因此3D视图对AirShaper来说不需要额外的成本，不像改变流体或模型，需要处理时间和成本。我们希望3D PDF是标准的，而不是特别的要求。

美国的用户可能会对AirShaper是否能按照他们的测量单位抱有迟疑。没错，现在这个程序似乎没有将结果更改为美国的单位(磅，英尺)。虽然我们自己可以进行这些转换，但如果AirShaper能提前做好了，那就更好了。此外，购买AirShaper服务是用欧元进行的，这让人们更加关注这样一个事实：你宝贵的数据不仅要离开你家，还要离开你的国家。

多少钱

每次售价最低199欧元(粗网格)而每次售价499欧元（细网格）；如果你在看到结果后再改变你的几何形状，那你必须再次支付同样的金额；根据详细的计划，AirShaper会给“扫描”提供50%的折扣，也就是所谓的相对于气流改变模型的朝向；终极版允许在设计模型和最后的网格上进行一些“微调”。详细版的和终极版都包括一些电话支持。

Fresh Air

当然，批评Fresh Air是鸡蛋里挑骨头，对它来说是不公平的，如果不是因为Airshapre，很多工程师可能没有能力或意愿去完成CFD模拟。Airshapre解决了常规的CFD障碍，免除了训练、模型清理和准备、啮合等问题。这个示例固然简单，但提交运算只花费了10分钟，其中超过一半的时间用于导入CAD模型和输入信用卡信息。

总的来说，AirShaper很容易使用，这是CFD领域的第一款这种产品。我们赞赏AirShaper让人更容易接近接近CFD，而多年来CFD因被最优秀的从业者牢牢地控制着而臭名远扬。虽然现在所有的工程软件都承诺要民主化，但AirShaper确实做到了。