Незалежність динамічної сітки кінцевих елементів для розрахунків аеродинамічного опору магістральних автопоїздів

Abstract

У статті досліджено вплив зміни максимального розміру кінцевого елемента динамічної сітки на точність обчислення сили аеродинамічного опору автопоїзда. Обчислення були виконані в середовищі Ansys Fluent, що дозволяє моделювати потоки повітря та їх взаємодію з об’єктами, зокрема з автопоїздом. Для аналізу було створено кілька варіантів сіток кінцевих елементів з різною грануляцією. Кожна з сіток була адаптована для моделювання аеродинамічних характеристик при різних умовах руху та швидкості автопоїзда. Динамічна сітка була вибрана, оскільки вона дозволяє змінювати структуру сітки під час симуляції, що важливо для точного відображення складних аеродинамічних процесів, таких як турбулентні потоки і змінні шоки на поверхнях. Для різних варіантів сітки проведено обчислення, починаючи з грубої сітки з великими елементами і поступово збільшуючи її точність до більш дрібних елементів. Під час кожного етапу обчислювалося значення сили аеродинамічного опору автопоїзда. Особливу увагу приділено аналізу залежності точності результатів від кількості елементів у сітці. Це дозволило визначити, за якої кількості елементів досягається стабільність у результатах обчислень, а подальше збільшення кількості елементів не призводить до значного поліпшення точності. Застосування методів відбору оптимального розміру елемента дозволяє значно скоротити час обчислень, зберігаючи високу точність результатів. Також були розглянуті можливі методи оптимізації сітки для зменшення обсягу обчислювальних ресурсів при збереженні точності результатів. Це дослідження дає змогу визначити оптимальні параметри сітки для виконання аеродинамічних розрахунків автопоїздів, зокрема для оцінки аеродинамічного опору, що є важливим для покращення енергоефективності та зменшення витрат пального у транспортних системах.