Är en ko mer aerodynamisk än en SUV?

Har ni sett memen där det påstås att en ko är mer aerodynamisk än en SUV?
Idag testar vi det i xFlow.

Hur ser processen ut när vi tar fram en sådan här simulation?

Allra först behöver vi skapa en 3D modell och en miljö där vi kan blåsa luft på objektet. Därefter bestämmer vi i vilken hastighet luften ska blåsa över objektet.
Vi har använt oss av xFlow för att simulera denna modell. I xFlow finns färdiga miljöer för vindtunnlar som gör det snabbt och enkelt att simulera aerodynamik. Det finns även luftmiljöer om man vill testa en flygplansvinge till exempel. Det enda vi behöver göra i den här förinställda miljön är att positionera vår 3D modell och definiera riktning för luftströmmen. Vi behöver även se till att rummet/miljön är tillräckligt stor för att luften ska få plats att flöda runt modellen när vi har definierat luftvolymen.

Vad är nyttan med att göra simuleringar?

När vi vill få svar på hur mycket objektet påverkas av kraft eller belastning, är en vanlig faktor att titta på kraften av luftmotstånd. Det är också intressant att titta på hur luften strömmar kring objektet, till exempel var och hur luften separerar samt hur turbulens och undertryck skapas. Ofta är det bakdelen av ett objekt som är viktigast för aerodynamik. Tittar vi på en flygplansvinge är den ofta smal och fin i slutet för att undvika så mycket turbulens som möjligt. För att undvika luftseparationer och turbulens i så stor utsträckning som möjligt är det bra att arbeta med små element, ungefär som punkter eller små kuber i geometrin. Ju finare element desto finare resultat i form av turbulens.

Börja med en grov modell och simulera för att få en idé om hur objektet beter sig. Blir det som du tänkt dig kan du sen ytterligare förfina din modell och få ett mer precist resultat.

Det går även att simulera i SOLIDWORKS Flow Simulation. Denna simulering är skapad i xFlow då testmiljöerna redan finns färdiga att användas, vilket gör det snabbt och effektivt att skapa en simulering. Dessutom har xFlow bra visualisering.

Hur säkerställs rätt resultat?

När du har byggt upp det fysiska du vill testa, i modell av 3D geometri frågar du dig själv, ”Vad vill jag veta?”

Ta fram de parametrar du är intresserad av till exempel kraft, belastning, tryck. I vårt exempel tittar vi på hur mycket kraft kon måste ”trycka emot” med för att inte ramla omkull vid en bestämd kraft av vindhastighet. Den här studien är gjord över 8 sekunders tid vilket är bra att ha i åtanke då beräkningen startar när luften står still och kraften då är 0. Sen blåser det till och det är då vi kan se hur olika parametrar påverkas.

Vi kan även granska i grafiken var turbulensen sker, det går också att titta på grafiken i slowmotion för att granska detaljer och inte missa något. I grafiken av kon ser vi att det dallrar i krafterna bakom modellen, det är luftseparationer – turbulens.

Vad kan vi dra för slutsatser av den här simuleringen?

Grafiken på kon visar att vind från sidan av kon inte är aerodynamisk, men framifrån är kon väldigt strömlinjeformad.

Eftersom bakdelen av ett objekt är väldigt viktigt i aerodynamiken kan vi se i grafiken på bilen att det är väldigt mycket turbulens eftersom bakdelen är rak, till skillnad från kon som är mer strömlinjeformad bak.

Det går mycket trender i design som kan ta mer plats i utvecklingen än effektiviteten av objektet. Ett exempel på detta är att många bilar är väldigt raka baktill, men ofta syns en liten vinge sticka ut i slutet på taket. Vingen är till för att minska turbulens och ge ett jämnare luftflöde.

Med hjälp av simulering kan vi påverka designen tidigt, förbättra aerodynamiken och passagen genom luftflöden.

Slutsatsen av den här simuleringen är att kon är mer aerodynamisk än SUV:en, särskilt när luften strömmar framifrån.

Så när du har bråttom till jobbet är det kanske bättre att ta kon än bilen.