课程培训
Altair Virtual Wind Tunnel外流场空气动力学分析培训

Altair Virtual Wind Tunnel外流场空气动力学分析培训大纲

培训对象

  • 从事汽车、航空航天、高速列车、建筑风工程等领域外流场分析的CFD工程师

  • 需要进行气动阻力、升力、风噪及热管理分析的研发设计人员

  • 汽车主机厂、设计公司、风电叶片、运动器材等行业的仿真分析团队

  • 高校流体力学、车辆工程、航空航天、能源动力等专业的师生及研究人员

培训目标

通过本课程的系统学习,使学员能够:

  1. 理解垂直解决方案:掌握Virtual Wind Tunnel作为面向外流场空气动力学专用解决方案的核心优势与一体化工作流程。

  2. 熟练软件操作:熟悉基于Altair HyperWorks平台的前处理、求解及后处理全流程操作。

  3. 掌握关键设置:精通网格划分策略、边界条件定义、湍流模型选取及求解控制参数设置。

  4. 解决工程问题:针对汽车、飞行器等典型外流场问题独立完成从几何准备到气动性能评估的全部分析任务。

培训内容介绍 (12条)

1. Virtual Wind Tunnel概述与外流场分析基础

介绍Altair Virtual Wind Tunnel作为面向外流场空气动力学的垂直解决方案的核心理念与技术特点。阐述其在汽车空气动力学升力、阻力、压力等性能预测中的工程价值,以及相比通用CFD软件在自动化工作流程和快速周转方面的独特优势。通过典型应用案例,使学员建立对外流场空气动力学仿真的整体认知。

2. 基于HyperWorks的CFD前处理技术

讲解在HyperWorks平台中进行CFD前处理的标准流程,包括几何模型的导入与检查、流体域的提取与定义、几何清理与修复技巧。重点介绍适用于外流场分析的表面准备技术,确保几何模型满足高质量网格生成的要求。通过案例演示复杂外形的几何处理与简化方法。

3. 网格划分策略与边界层控制

深入讲解Virtual Wind Tunnel中预定义的网格设置,包括粗糙、中等、精细等不同精度级别的选择依据与应用场景。详细介绍用户定义的批量细化区域技术,实现对关键部件或流动区域的局部加密。重点讲解边界层参数的全局设置与基于零部件的局部控制方法,包括边界层层数、第一层网格高度及增长率的确定原则,以及如何将特定零部件不计入边界层增长范围以减少单元总数。

4. 高级边界层网格算法与应用

讲解Virtual Wind Tunnel中针对复杂几何形状的高级边界层网格划分算法,包括处理尖锐边角、小特征及曲面过渡时的网格生成技术。介绍边界层网格质量的控制标准与检查方法,以及如何通过调整算法参数改善复杂区域的网格质量。通过典型汽车外造型案例,演示高质量边界层网格的生成过程。

5. 风洞模型设置与分析环境定义

详细介绍Virtual Wind Tunnel中分析环境的快速定义方法,包括计算域尺寸的确定原则、入口与出口边界条件的设置、移动风洞地面的选项配置以及对称面的合理使用。重点讲解只需点击几次鼠标即可完成的转轮区域定义、散热器模型的简化处理方法,以及车辆前端参考面积的自动计算功能。

6. AcuSolve求解器技术与湍流模型

介绍Virtual Wind Tunnel基于的Altair CFD求解器AcuSolve的核心技术特点,包括其有限元方法基础、对单元质量的较低要求以及优异的并行可扩展性。深入讲解稳态RANS模拟与瞬态DES模拟的适用场景、湍流模型的选取原则(如SST、SA、DES等),以及求解控制参数的设置方法。

7. 求解稳定性与收敛性控制

讲解AcuSolve求解过程中的稳定性控制技术与收敛性判断方法,包括时间步长选择、松弛因子设置、迭代终止准则以及残差监测技巧。重点介绍常见收敛问题的诊断与解决策略,如回流现象的处理、初始流场加速收敛的方法以及复杂流动条件下的求解参数调整。

8. 流固耦合分析基础与应用

介绍Virtual Wind Tunnel中稳定的流体结构耦合功能,讲解单向与双向流固耦合的基本原理与适用场景。内容包括耦合界面的数据传递机制、结构响应的提取方法以及气动弹性问题的初步分析技术。通过简单案例演示流固耦合分析在风载荷下结构变形预测中的应用。

9. 后处理技术与结果可视化

深入讲解Virtual Wind Tunnel的后处理功能,包括压力场、速度场、流线及涡量场的可视化方法。重点介绍用户定义的截面云图生成技术、探测点的设置与流场演变监测,以及y+图的绘制与边界层网格质量评估。通过案例演示如何从计算结果中提取关键流动特征并进行工程解读。

10. 气动性能参数计算与自动报告生成

讲解气动阻力系数、升力系数、侧向力系数及压力中心等关键气动性能参数的自动计算方法。详细介绍Virtual Wind Tunnel的自定义自动结果报告功能,包括工况设置概要、网格统计数据、数值结果汇总以及用户定义图表的自动输出。通过案例演示从分析完成到报告生成的完整流程,确保开发周期内的快速周转。

11. 设计变更与形状优化初步

介绍基于Virtual Wind Tunnel的设计变更分析技术,包括利用网格变形技术进行快速形状修改的方法、设计变量与响应面的建立以及气动优化分析的基本流程。通过简单案例演示如何针对气动阻力或升力目标进行形状参数的敏感性分析与初步优化。

12. 工程案例实战与综合分析

通过多个实际工程案例,完整演示外流场空气动力学分析的全流程。案例涵盖轿车外气动阻力与升力分析、SUV后视镜风噪初步评估、赛车前后下压力的计算以及高速列车头型气动优化等典型应用。通过案例实操,强化学员对几何处理、网格划分、求解设置与结果解读的综合应用能力,确保能够独立完成工程实际问题的分析与评估。




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