Virtueller Windkanal: Simulation von Aerodynamik und Widerstand
Platzieren Sie eine Form in einem virtuellen Windkanal und sehen Sie, wie sich Luftströmung, Druck und Stromlinien in 3D aufbauen. Der Aero-Solver von Visaria läuft auf Ihrer Grafikkarte und lässt Sie die Konstruktion oder den Wind ändern, um die Reaktion der Strömung zu sehen.
Was ist ein virtueller Windkanal?
Ein Windkanal bläst Luft an einem Modell vorbei, damit man sehen und messen kann, was die Luft tut. Ein virtueller Windkanal macht dasselbe am Computer: Sie platzieren eine Form in einem simulierten Luftstrom und berechnen die Strömung darum. Das ist Luftströmungssimulation oder Aerodynamiksimulation, und es ist Computational Fluid Dynamics (CFD): dieselbe Idee wie in der professionellen Aerodynamik, hier für Lernen und Erkunden angewendet.
Als Strömungssimulationssoftware bietet Visaria eine vollständige 3D-Simulation mit GPU-Beschleunigung und Turbulenzmodellierung, sodass Sie sehen, wo die Luft schneller wird, wo sich Druck aufbaut, wo sich die Strömung ablöst und wo sie hinter der Form verwirbelt, und beobachten können, wie sie auf Änderungen reagiert.
Was Sie sehen und steuern können
- Stromlinien, Strömungsgeschwindigkeit und Druck um und hinter Ihrer Form.
- Rezirkulation und Turbulenz: wo sich die Strömung ablöst und verwirbelt.
- Randbedingungen, die Sie prüfen und ändern können, darunter eine bewegte Straße, Symmetrie und die Größe des Strömungsgebiets.
- Standard- und benutzerdefinierte Netzgrößen sowie ein verschachteltes feines Gitter um den Teil, der Sie interessiert.
- Konvergenzdiagramme und Solver-Informationen neben der Simulation, damit Sie sehen, wann sich die Strömung eingestellt hat.
- Kraftbeiwerte wie Widerstand und Auftrieb, als Hinweis darauf, wie gut die Lösung konvergiert.
Bringen Sie Ihre eigene Form mit
Laden Sie eine STL-Datei aus Ihrem CAD-Programm oder bauen Sie im Mesh Builder eine Form aus Grundkörpern und booleschen Operationen. STL ist ein gängiger Export der meisten CAD-Werkzeuge, etwa Fusion 360, und von 3D-Druck-Software, sodass Sie das Modell, das Sie schon haben, einfach übernehmen können: eine Pkw- oder Lkw-Karosserie, eine Modellrakete, ein RC-Auto, einen Fahrradhelm oder ein Fahrradteil, einen Drohnenarm oder ein Flügelprofil. Die Aerodynamiksimulation eines Autos ist ein gutes erstes Projekt, weil man die Wirkung der Form auf Nachlauf und Widerstand leicht sieht. Visaria voxelisiert die Geometrie automatisch, und Sie starten die Simulation.
Stellen Sie dann die Fragen, die für Sie wichtig sind. Hilft eine rundere Front? Was passiert in der Strömung hinter einem stumpfen Heck? Wie stark verändert ein Spoiler den Nachlauf? Sie können die Geometrie oder den Wind ändern und vergleichen, Variante um Variante, in wenigen Minuten.
Den Widerstand verstehen
Widerstand ist die Kraft, die einer Bewegung durch die Luft entgegenwirkt. Er entsteht durch Druckunterschiede um den Körper und durch Reibung in der dünnen Luftschicht an seiner Oberfläche. Eine Stromlinienform verringert ihn, indem sie die Strömung länger anliegen lässt und den turbulenten Nachlauf verkleinert. Das zu lesen ist eine Sache; zu sehen, wie der Nachlauf schrumpft, wenn man die Form glättet, ist eine andere, und genau dieses Lernen strebt Visaria an. Der Learning Hub bietet kurze Einführungen zu diesen Ideen mit Links zu Szenarien, die Sie anpassen können.
Wie genau ist es?
Visaria verwendet ein grobes Voxelgitter und Solver, die auf Echtzeit ausgelegt sind. Es ist zum Verstehen und zum schnellen Vergleichen von Ideen gebaut, nicht für Zahlen in Ingenieurqualität. Die Widerstands- und Auftriebswerte sind indikativ, ein Konvergenzmaß und keine validierte Messung. Verwenden Sie sie daher nicht für Zertifizierungen oder Konstruktionsentscheidungen, bei denen es auf Genauigkeit ankommt. Nutzen Sie es, um zu sehen, warum, und dann ein validiertes Werkzeug oder einen echten Windkanal, um zu wissen, wie viel.
Der Aero-Solver ist in der kostenlosen 7-Tage-Testversion und im Pro-Bundle enthalten und kann auch einzeln gekauft werden. Siehe Preise.
Was Sie zum Ausführen brauchen
Visaria läuft unter Windows und benötigt eine dedizierte Grafikkarte: Mindestens eine NVIDIA GeForce GTX 1050 oder AMD Radeon RX 560, empfohlen wird eine RTX 2060 oder RX 5600 XT oder besser, dazu ein Intel Core i5 der 8. Generation (oder gleichwertig) und 8 GB Arbeitsspeicher. Versionen für Mac und Linux folgen in Kürze. Mit der kostenlosen Testversion prüfen Sie am schnellsten, ob Visaria auf Ihrem Computer gut läuft.
Fragen zur Windkanalsimulation in Visaria
Ist es so gut wie ein echter Windkanal?
Nein, und das soll es auch nicht sein. Es zeigt das Verhalten der Strömung in 3D und lässt Sie Ideen schnell vergleichen, verwendet aber ein grobes Gitter, daher sind die Zahlen indikativ. Für genaue Messungen sind ein echter Windkanal oder ein validiertes CFD-Werkzeug der richtige Ort.
Kann ich den Widerstandsbeiwert meines Modells bestimmen?
Visaria zeigt Widerstands- und Auftriebsbeiwerte als Hinweis darauf, wie gut die Simulation konvergiert. Es sind indikative Werte zum Vergleich von Konstruktionen, keine validierten Messungen.
Welche Dateiformate kann ich importieren?
STL-Dateien. Die meisten CAD-Programme und 3D-Druck-Werkzeuge können STL exportieren. Sie können Geometrie auch im Mesh Builder aus Grundkörpern und booleschen Operationen bauen.
Kann ich ein Auto mit bewegter Straße simulieren?
Ja. Der Aero-Solver unterstützt eine bewegte Straße, Symmetrie und Einstellungen des Strömungsgebiets, und Sie können die Randbedingungen prüfen und anpassen.
Gibt es eine kostenlose Testversion?
Ja. Die kostenlose 7-Tage-Testversion braucht keine Zahlungskarte und enthält den Aero-Solver. Testschlüssel anfordern.
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Die kostenlose 7-Tage-Testversion braucht keine Zahlungskarte und enthält die Solver Aero, Gas, Thermal und Water.