使用shonDy应对水坑挑战


使用shonDy应对水坑挑战

本案例研究展示了shonDy和shonMesh在模拟复杂汽车场景中的能力,特别是车辆在通过带有减速带和积水水坑的通道时的表现。 通过模拟,可以深入了解汽车的悬挂动力学和流体相互作用。

案例描述

在本案例中,车辆通过一个具有下图所示尺寸的通道。 通道内有一段包含减速带的部分, 减速带之间的间隙充满水,形成了水坑。 减速带部分从通道入口约8米处开始,总长度约为14米。 汽车以每小时 20 公里的速度行驶,在深达 8 厘米的水坑中穿行。

通道的几何尺寸
汽车涉水通道

几何形状

通道的几何图形是根据上述草图使用shonMesh生成的,而汽车的几何图形则是由慕尼黑工业大学空气动力学和流体力学研究所开发的DrivAer 模型。 该模型旨在弥合过度简单的模型(如 Ahmed 车身)与复杂的量产车之间的差距。

下图显示了 STL 文件以及通道的 3D 几何结构,包括减速带。

3D geometry of the channel with speed bumps, created using shonMesh
3D channel geometry with speed bumps generated using shonMesh
STL geometry of the DrivAer model, developed at TU Munich
DrivAer model STL geometry from TU Munich

左下图提供了减速带的详细视图。 每个减速带的具体几何尺寸如下:减速带宽 3.9 米,高 12 厘米,通道两侧各有三个减速带。 右侧的减速带比左侧提前半个减速带开始。

右图显示了减速带 (透明) 以及水坑中水的几何形状。 每个水坑中大约有100升水。

Detailed view of the speed bump geometry
Close-up view of the speed bump geometry in the wading channel
Visualization of the speed bumps and fluid geometry in the puddles
Visualization showing speed bumps and the fluid geometry in the puddles

案例设置

在此仿真中,车辆在延迟1秒后开始移动,在2秒内从0加速到5.5米/秒,然后保持这一速度直到仿真结束。 总仿真时间为10秒,代表车辆通过整个通道所需的时间。 精确的速度变化曲线如下图所示。

模拟过程中的汽车速度曲线
汽车速度曲线,包括加速度和稳态运动

液体设置

液体区域被划分为四个大小相同的水坑,总仿真液体体积为0.39立方米。 每个水坑中的水量大致相同。 在此仿真中,流体粒子的半径设置为2.5毫米,总共使用了约310万个粒子。 这种高粒子分辨率确保了车辆与水坑相互作用时流体行为的精确再现。

仿真结果

以下视频概述了仿真结果。 视频重点展示了车辆在通过通道内减速带和斜坡时悬架系统的变形情况。 此外,视频还演示了流体在车辆上的分布和覆盖率,特别关注了右前轮胎周围的区域。

悬挂系统反应

下图展示了车辆悬架系统随时间的反应。 左图显示了后悬架系统的变形情况,而右图则聚焦于前悬架系统。 这些数据有助于分析车辆动力学对减速带和流体相互作用的响应。

Rear suspension system deformation over time
Graph showing rear suspension deformation over time in response to speed bumps
Front suspension system deformation over time
Graph showing front suspension deformation over time in response to speed bumps

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