特斯拉采用流体力学模拟降低车身风阻①

在特斯拉Model S这款车还处于开发初期的时候，设计师和空气动力学分析师曾采用CFD（计算流体动力学）模拟作为工程分析工具，主要用于该车的风洞测试验证过程。模拟仿真可以快速优化汽车表面结构，如正前方、A柱以及其他影响空气动力学的关键部分。

特斯拉汽车首席空气动力学分析师Rob Palin表示：“我们利用PowerFLOW瞬态解算器解决了模拟空气涡流的问题，相比传统CFD软件更方便。”他还补充道：“这类方法主要运用于气流形态复杂的部分，比如车辆的后方。”通过PowerFLOW软件，实现了Model S车身0.24Cd的风阻系数，要知道大众XL1在没有侧后视镜的情况下才达到了0.189Cd的风阻系数。

仿真驱动设计策略在Model S开发过程中起到了节省成本的作用，其在保证模拟精确度的情况下尽可能的减少方案的成本。车辆的空气动力学优化一直是一项艰巨的任务，因为汽车在行驶过程中会产生大量振动。特斯拉在设计初期采用传统的CFD代码使用雷诺兹平均纳维斯托克方程（RANS）定义尺端湍流的粘度。

“测试结果与我们的期望值差很多，因此我们决定采用PowerFLOW软件，该软件利用瞬态求解器和复杂的玻耳兹曼物理模型直接实现各向异性湍流尺度的模拟。”

特斯拉采用传统工艺优化车辆的整体形状，随后针对某个细节部位进行进一步优化。空气动力学分析师与设计师共同协作，随时对设计师提出的新颖设计理念作出反馈。使用车辆特性的参量分析对设计和空气动力性能之间的影响作出评估。而仿真的主要作用是模拟各类设计是否有可能达到性能最大化。

车辆前端的空气动力学性能是整车风阻系数高低的决定性因素。特斯拉工程师优化前端和前方两侧的空气动力学性能以最小化前挡泥板外舷角处的风阻。俯视图中该车呈一个矩形，看似这种外形会增加空气阻力，不过，车身上的一些锐角结构将会产生使车辆向前的吸力。另外，研究者将头灯及转向灯的几何形状改变并对车辆两侧空气动力参数进行了研究，其目的是为了将这些部分的空气流变得更“锐利”，从而使气流可以紧贴车辆，实现最优化的空气动力学性能。