沃尔沃XC90空气动力学CFD网格划分

为了显著缩短基于Ansys Fluent的CFD仿真程序中空气动力学模拟的交付时间，沃尔沃汽车公司对整个流程和工具进行了深入的分析、优化，并实现了部分自动化。这项改进的重要变化之一是采用了CEI的网格划分软件Harpoon，作为ICEMCFD、TGrid等现有网格生成工具的替代方案。为了证明这一转型不以牺牲仿真质量为代价，详细比较了基于ICEMCFD/TGrid网格和Harpoon网格实现的汽车动力学模拟结果特性。

通过对比分析准备在不同情况下工作的新款SUV沃尔沃XC 90模型，即带有和不带有车身下方面板（UBP）两种配置，我们观察到在使用Harpoon网格所构建的处理流程中，模拟结果对于两种基本模型保持良好的相关性。但同时出现了在特定区域（如压力分布、气动阻力系数Cd值、升力系数cl值和局部流场细节）的清晰差异。具体表现为：

Harpoon网格下的车辆模型在几个关键区域显示出压差较低的特性和压力分布特征，例如，在后部尾灯区域表现出较为稳定的、较低压力的小区域（图5），这与基于传统的ICEMCFD/TGrid网格的模拟结果形成对比，ICEMCFD/TGrid网格在压力分布上显示出更大的低压力区域。

在结构中添加的车身下方面板对总Cd值造成的影响在ICEMCFD/TGrid网格与Harpoon网格下显示出明显的差异（表2和表3）。Harpoon网格模拟的车型在不包括UBP的情况下Cd值降低了0.016，而安装UBP的车体Cd值降低了0.005（尽管这些变化在不同网格采样下略有不同），在不同车型配置下的总Cd值区别则进一步凸显了Harpoon网格的性能特性。

CL值的比较（表3）揭示了Harpoon网格在预测前部升力上的挑战，预测值与外界测试结果相比较低，且对UBP的依赖性导致后部升力（图4）则相对较高，特别是Harpoon网格配置下因层流分离位置不同导致尾部形成的尾涡结构也呈现出显著差异（图6）。

通过自动化的后续处理步骤，如使用EnSight进行数据的后处理与可视化。全尺寸无差错的快速几何重组、高质量的网格生成（Harpoon能够在高效的四小时内完成包含约三千万网格单元的大规模数值求解，相比于传统的网格生成方法，显著提升了效率），以及通过集成诸如surface wrapping等方法优化CAD数据处理流程，无不成为快速流程优化的动力来源。这不仅缩短了新产品开发的总体时间，也为现有的车型模型更新提供了快速迭代的能力。

这些结果表明，尽管在某些区域存在对模型几何特性、边界条件、基础网格参数如网格细化等的适度调整，Harpoon网格与传统ICEMCFD、TGrid网格之间实现了相似的基本模拟特性和趋势模式。这些相似趋势的维持确保了两种方法在可访问性和一致性方面的融合，将质量与降低开发周期的时间成本有效结合。正因如此，通过在使用Harpoon处理流程和模型独立性设计策略之间实现了平衡，沃尔沃公司设定了并维持了一个高质量、快速响应的产品开发环境，仅需四周即可完成全新车辆的CFD仿真，且对现有车型模型的更新可在几日内执行。