特斯拉用计算机测试车身空气扰流②

CFD分析的挑战

不过，分析侧风敏感性在CFD中需要很高的计算性能。虽然对于商用CFD软件，加入侧风的编码难度不大，但是每一个风向角都有自己的特殊解，对于现在的计算机性能，每一个解都需要几小时或几天甚至以上的时间才能算出来。所以CFD在侧风分析方面非常耗时。

特斯拉公司的一组空气动力学工程师采用Exa公司的PowerFLOW CFD软件，用两种替代方法，评估特斯拉Model S在公路侧风行驶的空气动力学特性。PowerFLOW自带的瞬态解功能让他们可以在仿真过程中调节边界条件和几何外形。

这两种调节上的自由度提供了改变流体与车辆间冲击的角度的两种具体方法。前一种是根据时变函数改变车辆的角度，类似风洞中的车辆转台。第二种是车辆保持静止，改变边界条件即流体方向。使用以上方法，流场的侧面边界层从无粘性壁面变为周期变化壁面。

流场上游环境被分为两部分：由侧风引起的动态横摆运动和上游紊流。通过力的分析可以发现，风向角变化1度仅带来十分微弱的阻力和侧向力增加，原因是车头水平面内的倒圆角轮廓。时间两秒的动态横摆角会在峰值阻力和侧向力两个参数上产生很大的迟滞，其峰值位于稳态值和零横摆角之间。时长六秒的动态横摆角所产生的迟滞很小，峰值和稳态值非常接近。

上游紊流会引起力的波动。总阻力在上流具有紊流的状态时会变大，但侧向力基本不受影响。上游紊流的影响类似于±3°以内的横摆角变化。