Computational Fluid Dynamics zum Selbermachen für die Aerodynamik?

Hat jemand mit der Verwendung von Consumer-3D-Software experimentiert, um CFD - ähnliche Aerodynamiksimulationen durchzuführen?

Konkret dachte ich:

  • Stellen Sie das Fahrrad auf einem Trainer auf (mit Fahrer)

  • Nehmen Sie eine Reihe von Fotos auf und fügen Sie sie Fotos->3D-Modellsoftware (so etwas wie AgiSoft PhotoScan oder eine dieser kostenlosen Anwendungen ) hinzu.

    Dies würde Ihnen hoffentlich ein vernünftiges 3D-Modell des Fahrrads geben. Würde wahrscheinlich einige Aufräumarbeiten und möglicherweise die Modellierung kleinerer Elemente erfordern, wenn sie relevant sind (wie Speichen / Kette).

  • Bringen Sie das Modell mit einem Fluid-Solver (z. B. Houdini von SideFX ) in ein 3D-Paket.

  • Simulieren Sie eine um das Fahrradmodell strömende Flüssigkeit (Luft).

  • Extrahieren Sie irgendwie nützliche Zahlen, Messungen oder mögliche Positionsanpassungen aus der Simulation

Mit meinem begrenzten Wissen über Houdini schaffe ich es, etwas interessant aussehendes zu machen, indem ich den Geschwindigkeitsvisualisierer des Flüssigkeitslösers verwende:

Houdinis Fluidgeschwindigkeits-Streamer-Visualisierung

Was könnte das alles nützen? Könnte diese Methode beispielsweise verwendet werden, um:

  • Sehen Sie sich die Auswirkungen verschiedener Fahrpositionen auf den Luftstrom an (obwohl ich denke, dass dies ohne Windkanal etwas schwer zu überprüfen ist).

  • Sie könnten CdA theoretisch schätzen, indem Sie sehen, wie stark das Objekt von der Flüssigkeit gedrückt wird. Dies könnte relativ einfach mit einem Leistungsmesser, zB mit der Chung-Methode , überprüft werden

Könnten sich daraus wertvolle Erkenntnisse gewinnen lassen? Könnte es effektiver sein als die elegantere Methode, einen Leistungsmesser zu verwenden?

Warten Sie, es gibt kein Abzeichen für die nerdigste Frage auf Fahrrädern.SE?
Haben Sie eine spezifischere Frage als "Hat das schon mal jemand gemacht?"? So wie Ihre Frage jetzt geschrieben ist, wirkt sie eher wie eine Einladung zur Diskussion über das Thema als eine konstruktive Frage. Echte Fragen haben Antworten, keine Gegenstände oder Ideen oder Meinungen . Bitte lesen Sie die FAQ für weitere Informationen.
Ich weiß nicht, irgendwie mag ich den Hinweis auf „die Chung-Methode“.
Wenn Sie diese Frage konkretisieren könnten, möglicherweise indem Sie sie in mehrere kleinere Fragen aufteilen, ist sie möglicherweise besser in Physik oder Computational Science aufgehoben . Ich könnte es für Sie migrieren, wenn Sie es markieren und es für die Zielsite geeignet ist.
@freiheit Meine Hauptfrage lautet "Könnten daraus wertvolle Erkenntnisse gewonnen werden", die meiner Meinung nach eine gute objektive Antwort von jemandem haben könnte, der dies zuvor versucht hat. Die Frage leicht bearbeitet - scheint es besser zu sein? Ich bin mir nicht ganz sicher, wie ich meine Frage so formulieren soll, dass sie weniger gesprächig/diskussiv wirkt
Defraeyeet al. (2010) arbeiteten mit CFD- und Windkanalmessungen und behaupteten, eine einigermaßen gute Modellierung zu erhalten. Schnelle CFDs zu bekommen ist natürlich der heilige Gral – aber das Problem ist „schnell“.
@R.Chung (heh, kann man also davon ausgehen, dass Sie "dieser" Chung oder nur ein großer Fan sind? :P). Dieser Link ist interessant: "CFD-Simulationen sagten die Luftwiderstandsbereiche mit einer Genauigkeit von etwa 11 % für RANS und etwa 7 % für LES voraus." Wenn das die Genauigkeit mit einem lasergescannten Modell und einer richtigen CFD-Simulation ist, werden ein fotobasiertes Modell und ein Flüssigkeitssimulator, der hübsche Bilder erstellen soll, wahrscheinlich nicht sehr genau sein.
Ja, ich schätze, ich bin "dieser" Typ. Ich denke, Ihre Frage war ein wenig offen, aber es gibt einen interessanten fahrradbezogenen Kernel. Ich denke darüber nach, wie ich den Kernel am besten beantworten kann.
Da ich Erfahrung in diesem Thema habe, kann ich eine Antwort geben, aber erst am Montag, ich brauche eine echte Tastatur. :)
Anbieter von Rennprodukten hätten höchstwahrscheinlich so etwas getan.
@whatsisname Hast du eine richtige Tastatur gefunden? Bin wirklich gespannt auf deine Antwort!
Ich stimme dafür, diese Frage als nicht zum Thema gehörend zu schließen, da sie sich hauptsächlich auf die Physik bezieht, nur mit einer Fahrradanwendung.
Ich denke, das ist themenbezogen, aber keine gut strukturierte Frage mit eindeutigen Antworten. Ein Durchsuchen von stackoverflow.com/help/how-to-ask könnte jedoch helfen, zukünftige Fragen zu verbessern.

Antworten (3)

Ich denke, Sie könnten diese Technik ziemlich weit bringen, aber wahrscheinlich nicht ganz (zumindest sinnvoll).

Ich sehe viel Nutzen für den ersten Teil Ihres Plans: Mehrere Bilder aufnehmen und ein 3D-Modell rekonstruieren. Wenn Sie dies für mehrere Haltungen versuchen, sollte es meiner Meinung nach möglich sein, eine optimale Position für Sie auf Ihrem Fahrrad zu bestimmen, indem Sie nur den 2D-Bereich betrachten, den Sie senkrecht zu Ihrer Fahrrichtung einnehmen (durch die im Artikel über die beschriebene Ausschnittmethode). chung-Methode, die Sie verlinkt haben).

Aber hier hört der Gebrauch auf, fürchte ich. Etwas mehr Einblick erhalten Sie möglicherweise, wenn Sie den Luftstrom um Ihr 3D-Modell in etwas wie dem von Ihnen verlinkten Flüssigkeitslöser betrachten, aber die Genauigkeit wird zu gering sein, um zwischen verschiedenen Haltungen zu unterscheiden. Wenn Sie sich für diese Detailgenauigkeit entscheiden, können kleine Dinge wie die Wellen in Ihrem Hemd oder sogar der Stoff Ihres Hemdes Auswirkungen haben, und die Fehler, die Sie bei der 3D-Rekonstruktion gemacht haben, werden viel größer sein als die Unterschiede, die Sie geringfügig machen können verbessern Sie Ihre Körperhaltung auf dem Fahrrad noch mehr als im ersten Schritt. Abgesehen davon denke ich, dass ein flüssiger Solver für Filmeffekte zuerst für visuelle Effekte optimiert ist, nicht für wissenschaftliche Genauigkeit, daher wäre ich misstrauisch gegenüber jedem Ergebnis, das er produziert.

Wenn Sie die vollständige Simulation der Strömungsmechanik ausprobieren möchten, müssten Sie einen 3D-Scanner oder eine andere sehr genaue Methode verwenden, um die 3D-Modelle von Ihnen auf Ihrem Fahrrad zu erstellen, und dann würde ich immer noch versuchen, einen tatsächlichen wissenschaftlichen Flüssigkeitslöser zu finden .

Dies fasst gut zusammen, warum ich vermutete, dass dies nicht wirklich funktionieren würde. Wie Sie sagen, klingt es definitiv produktiver, nur den Frontalbereich / die Positionierung basierend auf Fotos zu analysieren ... Danke!

Hat jemand mit der Verwendung von Consumer-3D-Software experimentiert, um CFD-ähnliche Aerodynamiksimulationen durchzuführen? - Ja

Könnten sich daraus wertvolle Erkenntnisse gewinnen lassen? Ja

Sie sollten diese Arbeit jedoch nicht als Alternative zur Verwendung eines Leistungsmessers oder Windkanaltests betrachten. Betrachten Sie es als ein Werkzeug, das als Erweiterung des fundierten methodischen Testens verwendet werden kann, um Variationen zu testen, die möglicherweise nicht oder nur sehr schwer zu testen sind. Es gibt so viele Fallstricke, dass Wissenschaftler auf diesem Gebiet es als natürlichen Teil ihrer Best Practices betrachten, CFD-Ergebnisse nach Möglichkeit zumindest teilweise durch Windkanaltests zu untermauern. Wenn Sie an dieser Art von Arbeit interessiert sind, empfehle ich das Sports And Building Aerodynamics MOOC auf Coursera.

Abgesehen davon, dass wir uns in all dies stark einmischen, ist es erwähnenswert, dass die Frontfläche eine viel größere Rolle spielt als die Form eines Objekts. Wie in der anderen Antwort erwähnt, wird die Verwendung von Bildanalysen zur Minimierung Ihres Frontalbereichs wahrscheinlich ein viel größeres Aufwand-Ertrags-Verhältnis haben.

Der Stac Zero Virtual Wind Tunnel wurde entwickelt und veröffentlicht, seit diese Frage ursprünglich gestellt wurde. Ich habe eine Analyse von jemandem gesehen, der sowohl in Windkanälen als auch auf Velodromen getestet hat. Die Analyse, die ich gesehen habe, war in der richtigen Größenordnung, aber ein wenig anders – anders genug, dass ich vermute, dass sie Schwierigkeiten mit Dingen wie Hautanzügen und Überschuhen und anderen „kleinen“ Unterschieden gehabt hätte. Die Analyse, die ich gesehen habe, schien in der Lage zu sein, Veränderungen in der Kopf-, Schulter- oder Armposition aufzuspüren, obwohl ich mir nicht sicher bin. Ich denke, es war vielversprechend, nicht als endgültiger Schiedsrichter zwischen kleinen Dingen, sondern möglicherweise als erster Schnitt, um viele Alternativen bis zu einer Handvoll zu durchforsten, die Sie weiter sorgfältig testen möchten.