汽车、航空航天和其他工程驱动型行业正在缩短开发周期，同时性能目标不断提高。电动汽车 (EV) 计划必须将空气动力增益转化为可测量的续航里程改进。飞机项目必须评估巡航和非巡航条件下的性能，例如起飞、着陆和其他要求苛刻的操作场景。在物理原型可用或负担得起之前，工程团队还需要可靠的洞察力。因此，仿真越来越接近做出设计选择的阶段。

随着计算流体动力学 (CFD) 在设计周期中提前，工作流程必须处理更大的模型、更复杂的物理场和更短的审核周期。支持人工智能的统一 CFD 工作流程使团队能够更快地运行仿真、探索更多设计并更早做出更好的决策。

汽车挑战：精度、几何形状和迭代速度

在汽车行业，空气动力学s 对车辆续航里程、能源效率和燃油经济性有直接影响。特别是对于电动汽车来说，减少阻力可以转化为行驶里程的有意义的改善，而对于内燃机汽车来说，它可以改善燃料消耗。在高速公路上行驶时，大约一半的车辆推进能量可用于克服空气动力阻力，这使得小的设计改进在精确量化后非常有价值。

挑战在于，车辆空气动力学很少涉及一项大型设计变更。团队经常通过“气动行走”来评估许多小的推动因素，例如格栅百叶窗、腹板、轮胎罩、行驶高度变化和外部形状改进。每个选项都可能带来一定的收益，但每个选项也会带来成本、包装、造型和制造方面的影响。因此，工程师需要高置信度的 CFD 结果，以全面评估整车并支持量化建议。

这种信心需求引发了常见的 CFD 权衡：雷诺平均纳维斯托克斯 (RANS) 何时足够，何时需要大涡模拟 (LES)？ RANS 可以为许多设计研究提供有效的答案，而当瞬态流动结构、分离、尾流行为或更高的保真度精度变得至关重要时，可能需要 LES。困难在于平衡准确性和实际周转时间。同时，模型的复杂性使得大规模几何清理和网格准备变得困难，尤其是当 CAD 包含间隙、重叠、泄漏或其他缺陷时。孤立的工具进一步减慢了该过程，因为数据必须在预处理、求解和后处理环境之间移动。

航空航天挑战：风洞之外的高保真物理

航空航天工程面临着一个并行但更加物理密集的挑战。必须了解飞机在巡航和非巡航条件下的情况，其中高升力配置、襟翼、缝翼、分离、过渡和静止ll-邻近行为变得至关重要。风洞和飞行测试仍然必不可少，但它们成本高昂、耗时，而且并不总是能够重现真实世界的全部操作条件。对于失速附近的边缘情况现象，低保真度方法可能会错过重要的空气动力学行为。

飞机空气动力学的高保真 CFD 仿真。来源：Cadence

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车辆空气动力性能CFD仿真