CAE技術發(fā)展，使虛擬風洞在空氣動力學更多應用

在學術界，風洞被喻為“飛行器的搖籃”，流傳著“有什么樣的風洞，才能有什么樣的飛機、飛船、火箭、導彈”的說法。

風洞，wind tunnel，即風洞實驗室，是以人工的方式產生并且控制氣流，用來模擬飛行器或實體周圍氣體的流動情況，并可量度氣流對實體的作用效果以及觀察物理現象的一種管道狀實驗設備，它是進行空氣動力實驗最常用、最有效的工具之一。

奔馳IAA概念車在進行流場顯示試驗

它不僅在航空和航天工程的研究和發(fā)展中起著重要作用，隨著工業(yè)空氣動力學的發(fā)展，在交通運輸、房屋建筑、風能利用等領域更是不可或缺的。這種實驗方法，流動條件容易控制。實驗時，常將模型或實物固定在風洞中進行反復吹風，通過測控儀器和設備測量模型表面的速度、壓力以及溫度，繼而再計算出渦量場、熱流場等各種數據。

風洞的建設不僅是一項高科技產物，也是一項特別費錢的工程，全球玩的大的主要就是中美俄三國。這就是所謂的：“風洞一響，黃金萬兩！”

一般想做一個產品的風洞實驗，計劃吹風兩百次。如果順利的話，大概要用一個月。費用大概是一個月的電費 + 模型設備費 + 風洞建設費除以風洞壽命乘以 30 天 + 各種耗材 + 大型儀器設備費除以壽命乘以 30 天 + 研究生平均工資乘以人數。以上費用已經七位數了，這還只是乙方的基本成本，實際成交費用得再乘以一個黑心系數。所以說昂貴耗時的風洞試驗不是一般的人玩得起的。

風洞測試也存在一些局限性，最明顯的限制是尺寸，因為幾乎所有模擬設計都必須按比例縮小以適合風洞模擬器內部。這可能會產生負面影響，并改變空氣動力學特性，例如雷諾數。尺寸還限制了任何形式的運動，這對于評估航空航天乃至汽車設計至關重要。

虛擬風洞顯示風速流線

幸運的是，CFD分析軟件工具的最新發(fā)展使得通過虛擬風洞軟件執(zhí)行空氣動力學分析成為可能。專業(yè)的流體分析CAE軟件是具有預定湍流模型的通用有限元求解器，可幫助進行原型測試之前快速評估設計。

CFD仿真以評估行人水平的風力

與物理設置相反，在CAE軟件虛擬風洞中，只需按一下按鈕即可調整風況，虛擬風洞對于初步設計分析非常有用且具有成本效益。由于可以虛擬進行設計試驗，因此可以大大降低原型設計成本。此外，在外部設計對氣流的敏感性不是很關鍵的情況下，也可以完全消除物理風洞測試的需要。虛擬風洞有助于加快設計過程的進度，并最終幫助設計人員以經濟高效的方式確定更好的設計，非常適合尋求經濟高效的初步設計測試方法的制造商。

飛機起落架的CFD仿真結果

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