Riassunto analitico
Nel campo dei veicoli stradali, uno dei problemi maggiori relativi ai progetti di sviluppo in ambito aerodinamico è l’assenza di una metodologia unica e ben definita, che permetta, in fase di progettazione o per validazioni e verifiche di conformità, di confrontare tra loro valori e risultati provenienti da prove sperimentali o simulazioni CFD (Computational Fluid Dynamics), effettuate da diverse aziende produttrici e/o specializzate in test/simulazioni. Si avverte dunque, anche tra gli organismi di controllo su scala internazionale, la sempre più forte necessità di uno strumento che permetta di valutare in maniera oggettiva e trasversale le caratteristiche aerodinamiche di veicoli stradali, sia prima che dopo la definitiva messa in produzione.
Si è pensato di sopperire a tale richiesta sviluppando un software che, interagendo con programmi di simulazione, generi un ambiente di simulazione normalizzato che mantenga sempre la stessa risoluzione del volume di simulazione e garantisca sempre la stessa precisione sui risultati ottenuti. Considerando che i veicoli commerciali pesanti negli ultimi anni stanno diventando protagonisti dell’ottimizzazione aerodinamica, soprattutto per gli ampi margini di sviluppo possibili in questo ambito, sono stati individuati come strumento ideale per lo sviluppo di tale software.
Interagendo con programmi di simulazione implementati sulla base di metodi Lattice Boltzmann (LBM) e utilizzando Python come linguaggio di programmazione, si è realizzato un software, dotato di interfaccia grafica utente (GUI), che interviene durante tutto il processo di simulazione, dall’impostazione iniziale alla fase finale di elaborazione dei risultati. Seguendo un algoritmo di operazioni automatizzate, partendo dai file CAD del veicolo, viene impostato l’ambiente di simulazione ed i parametri necessari, variando alcuni di questi valori in funzione delle caratteristiche del veicolo, allo scopo di mantenere costante la risoluzione finale della simulazione; anche il conclusivo calcolo del coefficiente di resistenza aerodinamica CD, attenendosi all’obbiettivo finale del software, viene effettuato garantendo la comparabilità di tutti i risultati ottenuti, a prescindere dal veicolo simulato.
Il software sviluppato, visti i positivi risultati ottenuti nella sua implementazione, sembra essere uno strumento efficace ed efficiente per promuovere l’utilizzo delle simulazioni CFD, oltre che in fase progettuale e di sviluppo, anche come strumento di validazione da parte di organismi di controllo nazionali ed internazionali.
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Abstract
In road vehicle industry, one of the main problems about aerodynamic development projects is a lack of a well-defined and fixed methodology that allows, since the design process until post-production and validation analyses, to compare values and results originated from different empirical tests or CFD (Computational Fluid Dynamics) simulations, executed by different manufacturers or companies qualified in the vehicle-testing field. Therefore, even among international regulation bodies, there is the increasingly strong need for a tool that allows an objective and impartial evaluation of vehicle aerodynamics, before, during and after the production.
Due to this, it has been thought to develop a software that, interacting with specific simulation programs, creates a standardised simulation environment, which ensures always the same resolution of the simulation volume and guarantees the same accuracy of results obtained from every simulation. Considering that heavy commercial vehicles in the last few years are becoming main characters of aerodynamic optimisation, mostly because of the ample room for improvement about these vehicles in this field, they have been identified as the ideal instrument to work with during the development of this software.
Interacting with simulation tools implemented on Lattice Boltzmann methods (LBM) and using Python programming language, a software, with a GUI, has been realised, which operate during all the simulation workflow, since the initial setup until the result post-processing phase. Following an algorithm of automatized operations, starting from CAD files of the vehicle, the simulation environment and all the necessary parameters are set up, changing some values depending on vehicle characteristics, in order to maintain a constant resolution of the simulation; also the final calculation of the aerodynamic drag coefficient CD, according to the aim of the software, is performed ensuring the comparability of all obtained results, regardless of the simulated vehicle.
The developed software, considering the achieved results in its implementation, seems to be an efficient and effective instrument to promote CFD simulations usage, not only during the design and development procedures, but also as a validation instrument to be used by national and international regulation bodies.
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