CFD在汽车空气动力学设计中的应用
空气动力学在汽车制造中的应用
空气动力学在汽车制造中的应用空气动力学是研究气体流体在运动中的力学性质的学科，广泛应用于许多领域，包括航空航天、建筑工程、能源产业等。
而在汽车制造领域，空气动力学也扮演着重要的角色。
本文将介绍空气动力学在汽车制造中的应用，并探讨其对汽车性能和效率的影响。
一、空气阻力与汽车性能空气阻力是车辆行驶时所受到的一种阻碍力，它可以对汽车的性能产生直接的影响。
空气动力学的研究可以帮助汽车制造商设计更加流线型的车身，以减少空气阻力。
流线型车身能够减小车辆周围的气流阻力，从而降低能源消耗，提高汽车的燃油效率。
二、空气动力学与空气动力设计空气动力学对汽车的设计起到了关键作用。
通过利用气流分析和数值模拟，工程师可以预测汽车在不同速度下的气动性能。
他们使用计算流体力学（CFD）软件，通过模拟气流的流动，优化车辆的外形和构造。
这种设计优化可以减少车辆的空气阻力，提高车辆的稳定性和行驶性能。
三、空气动力学与车辆操控空气动力学还对汽车的操控性能产生影响。
通过改善车辆的气动性能，可以实现更好的稳定性和操控性。
例如，在赛车运动中，通过增加前后扰流器和侧翼，可以增加车辆的下压力，提高车辆在高速行驶时的稳定性。
同样地，一些高性能汽车采用了活动式尾翼设计，通过调整尾翼的角度，可以在不同的速度下提供更好的操控性能。
四、减少噪音和振动除了改善汽车的气动性能，空气动力学还可以帮助减少噪音和振动。
通过对车辆的外形和构造进行优化，可以降低气流产生的噪音和振动。
同时，一些流体力学的原理也可以应用于车辆的排气系统和发动机设计中，以减弱排气噪音和振动。
五、气动力学与电动汽车随着电动汽车的不断发展，空气动力学在电动汽车的设计中也变得关键。
电动汽车由于需要较大容量的电池组，通常比传统汽车更重。
然而，通过优化车辆的外形和减小空气阻力，可以提高电动汽车的续航里程。
此外，空气动力学也在电动汽车充电设备的设计中发挥作用，通过优化充电插头和充电站的设计，可以减少充电过程中的能量损耗。
计算流体力学在新能源汽车设计中的应用
计算流体力学在新能源汽车设计中的应用随着新能源汽车的大规模推广，计算流体力学（CFD）在新能源汽车设计中的应用也越来越受到关注。
本文将针对这一领域进行深入探讨。
第一部分：CFD在新能源汽车设计中的应用概述（一）电动汽车在电动汽车中，流场分析是非常重要的一项工作。
例如，通过计算风阻系数、升力系数和侧向力系数等参数，可以为电动汽车提供可靠的空气动力性能数据，从而优化车身外形和降低空气阻力，提高电动汽车的续航里程。
此外，CFD还可用于分析电动汽车冷却系统，优化散热效果，确保电驱动系统的稳定运行。
（二）氢能汽车在氢能汽车中，燃料电池堆的设计至关重要。
通过CFD技术分析燃料电池堆的内部流场和传递热量的特性，可以优化氢能汽车的整体燃料电池系统，提高其效率，降低成本。
（三）混合动力汽车混合动力汽车相比传统汽车具有更加复杂的动力系统和较高的能量利用率。
CFD技术可以模拟混合动力汽车的燃烧过程、燃油喷射过程等，并为混合动力汽车提供最优的设计方案。
第二部分：CFD在新能源汽车设计中的具体应用（一）流场分析流场分析是CFD技术最常见的应用之一。
通过CFD技术可以模拟汽车在行驶过程中所面临的不同流场条件，并对这些条件进行逐一分析。
CFD技术可以模拟各种流体的流动情况，包括气体和液体。
流场分析通常用于模拟汽车的空气动力学性能、散热性能等方面。
（二）气动优化设计CFD技术在气动优化设计中有着广泛应用。
通过CFD技术，设计人员可以对车身外形进行三维建模，并对其进行模拟。
在模拟过程中，可以对不同的设计方案逐一进行评估，以找到最优的设计方案。
这些设计方案包括车身外形、车头样式、车窗尺寸、车身材质等。
（三）车内空气流动分析CFD技术可以用于车内空气流动分析。
通过CFD技术模拟车内气流动态并评估出气流速度、湍流强度和气体浓度等参数，进而对车内空气处理系统进行优化设计。
第三部分：CFD在新能源汽车设计中的前景CFD技术已经成为新能源汽车设计不可或缺的技术手段之一。
fluent仿真案例
fluent仿真案例Fluent仿真是一种广泛应用于工程领域的计算流体力学（CFD）软件。
它通过对流动、传热和化学反应等物理过程进行数值模拟，可以帮助工程师们更好地理解和优化各种设备和系统的性能。
下面将列举一些使用Fluent仿真的案例，以展示其在不同领域的应用。
1. 汽车空气动力学优化Fluent仿真可以对汽车外形进行流体力学分析，优化车身设计，降低风阻系数，提高车辆的燃油效率和稳定性。
2. 建筑空调系统设计通过Fluent仿真，可以模拟建筑内部空气流动和热传递，优化空调系统的设计和布局，提高室内空气质量，节约能源消耗。
3. 风力发电机翼型设计Fluent仿真可以模拟风力发电机翼型在风中的流动情况，优化翼型的气动性能，提高风力发电机的发电效率。
4. 燃烧室设计Fluent仿真可以模拟燃烧室内的燃烧过程，优化燃烧室的结构和燃料喷射方式，提高燃烧效率和减少污染物排放。
5. 石油钻井流体力学分析Fluent仿真可以模拟油井中流体的流动和压力变化，帮助工程师们优化钻井参数，提高钻井效率和安全性。
6. 医疗器械设计通过Fluent仿真，可以模拟医疗器械与人体组织的相互作用，优化器械的设计和材料选择，提高治疗效果和患者的舒适度。
7. 液压系统优化Fluent仿真可以模拟液压系统中液体的流动和压力变化，优化管路设计和阀门选择，提高液压系统的效率和响应速度。
8. 船舶流体力学分析通过Fluent仿真，可以模拟船舶在水中的流动情况，优化船体设计和推进系统，提高船舶的航行性能和燃油经济性。
9. 食品加工设备设计Fluent仿真可以模拟食品加工设备内部的流动和传热过程，优化设备的设计和操作参数，提高加工效率和产品质量。
10. 太阳能光伏板优化Fluent仿真可以模拟太阳能光伏板在不同光照条件下的温度分布和功率输出，优化光伏板的设计和散热方式，提高太阳能转换效率。
通过以上案例的描述，可以看出Fluent仿真在多个领域的应用广泛而深入。
同步CFD分析方法加速汽车设计
同步CFD分析方法加速汽车设计作者：明导（上海）电子科技有限公司摘要计算流体力学(CFD)分析软件的一个新种类―同步CFD‖被证明在分析热、流体和气体流动状况方面效率非常高，帮助工程师在没有CFD 专家的情况，在他们的工作台上就能作出关键的设计决定。
这种非常直观的集成在M CAD环境中的流程，帮助设计工程师在多种汽车部件和系统如加热系统、冷却系统、油路系统、刹车系统、排气系统、车身板件等等产品的设计早期优化设计，降低制造成本。
传统和前端CFD 方法在使用上复杂、操作不灵活、或操作耗时，然而使用同步CFD 技术，结构设计团队可以加快设计流程，提高设计效率，减少设计返工，以此提高利润。
本文包含了Mentor Graphcis公司同步CFD 技术在汽车设计方面的两个案例。
众所周知，CFD（计算流体动力）形式的计算机模拟/虚拟模型技术，极大地降低了产品成本，加快了产品上市时间。
然而，许多经营者尚未意识到软件的进步正使得小型和中型企业更易获取利润。
多亏了诸如FloEFD（工程流体动力）这一类软件，我们无需再雇用或培训CFD 专家，外包分析给咨询公司，或对多个物理原型进行测试。
如今在任何规模的公司，接受过一般培训的设计工程师都能够运用其现有的知识成功地进行流体流动和热分析，从而极大减少了所需原型的数量。
实现这一突破是因为FloEFD简化了建立和运行流体流动或热分析的过程。
当然，在一些要求高的应用中需要先进的专业知识，调整CFD 网格划分和求解设置以便通过收敛求解。
然而，我们的经验表明：利用现有知识，设计工程师无需特殊CFD 方面的培训，可以解决他们遇到的分析工作的80%-90%。
这使得CFD 不再局限于专家领域，成为主流趋势，代表了设计过程中的根本性变化。
正如CAD 从二维转向三维需要思维的飞跃，FloEFD也是如此——而且结果也许更重要。
基于这些因素，CFD 的应用范围得到了极大的扩展。
虽然汽车工业中的许多经营者可能认为流体流动分析是专门用来研究汽车外观的气体流动，但这实际上只是FloEFD应用的开始。
CFD模拟在新能源车辆设计中的应用研究
CFD模拟在新能源车辆设计中的应用研究随着环境污染问题的日益凸显，新能源车辆的研发和应用成为解决空气质量问题的关键。
针对新能源汽车的设计和优化，计算流体力学（CFD）模拟已经成为一种重要的工具，能够帮助工程师评估和改进车辆性能、减少气动阻力、提高能源利用率、评估空气流场等。
一、气动优化在新能源车辆设计中，降低车辆气动阻力是提高续航里程和能源利用率的重要途径之一。
CFD模拟可以准确模拟和预测车辆在不同速度和风速下的气动性能。
通过对车辆外形、车身下压力和车底气流的优化，可以减少气动阻力，降低能耗，提升车辆的整体性能。
二、热管理优化新能源车辆中的电池系统和电动驱动系统都会产生大量的热量。
CFD模拟可以帮助工程师进行热传导和热对流分析，以优化热管理系统，包括散热器的设计和位置，冷却液的流动和分配等。
通过优化热管理系统，可以提高电池和电动驱动系统的工作效率，延长电池寿命，确保车辆的安全和可靠性。
三、电池冷却系统的设计与优化在新能源汽车中，电池是关键的动力来源，电池温度的控制对于保证电池性能和寿命至关重要。
CFD模拟可以帮助工程师评估和优化电池冷却系统的性能。
通过模拟电池内部的温度分布、液流动和换热过程，可以优化冷却系统的设计，确保电池在工作温度范围内稳定运行。
四、空气流场分析在新能源车辆设计中，CFD模拟还可以用于分析车辆周围的空气流动。
通过模拟车辆周围的气流速度、气流压力分布等参数，可以评估车辆的空气动力学性能和冷却效果，包括模拟车辆行驶时的风阻和风噪声。
通过分析空气流场，可以进一步改善车辆外形设计，降低风阻和风噪，提高车辆的行驶稳定性和安全性。
五、能量回收系统的优化在新能源车辆中，能量回收系统是提高能源利用效率的重要技术。
通过CFD模拟，可以优化车辆制动过程中废气的流动和能量回收的效果。
通过优化废气的流动路径和回收系统的设计，可以提高能量回收效率，将制动能量转化为电能储存起来，供车辆日常使用。
综上所述，CFD模拟在新能源车辆设计中的应用研究具有重要意义。
CFD技术在汽车车身设计中的应用
CFD技术在汽车车身设计中的应用随着汽车科技不断的发展完善，车身设计的功能已经不仅仅是满足美感的要求，还包括空气动力学性能、安全性能等多个方面的考虑。
为了使车辆在行驶过程中获得更好的运行、性能和燃油经济性，汽车车身设计需要通过CFD技术来实现。
CFD技术是一种利用计算机模拟物理过程的方法，它可以模拟气体或液体经过物体表面时的流动情况，并且可以对流场内参数进行详细的数值计算。
在汽车设计中，CFD技术可以帮助设计师实现对流场进行可视化和计算分析做出了很大的贡献。
CFD技术在汽车车身设计中的应用主要有以下几个方面：1. 车身周围气流的分析利用CFD技术分析车身周围的气流情况，可以帮助设计师了解车身外形对流场的影响，从而进行调整，改善车辆的空气动力学性能。
在不同的风场状态下，通过CFD技术的帮助下，改变不同部位的车身外形，以达到优化空气阻力的效果。
2. 可视化设计汽车设计师可以利用CFD技术制作出汽车外形的三维模拟图，这些图可以让设计师直观的看到气流在车身表面的运行情况。
针对流场的可视化分析，可以帮助设计师通过直观的方式确定车身的外形，同时也可以将设计师现有的想法和概念以三维模拟的方式表现出来。
3. 优化车辆行驶性能CFD技术不仅可以分析气流情况，也可以模拟车辆在不同路面、不同条件下的行驶情况，验证车辆的操控性能和行驶性能。
通过模拟分析，设计师可以根据CFD模拟结果，针对车身部件做出设计调整，以改善车辆的行驶性能和燃油经济性。
4. 减少碰撞风险汽车在发生碰撞时对车辆及乘员的损害最小化是一个重要的目标，设计师可以借助CFD技术来评估车身的碰撞风险，并根据评估结果进行防护结构和保护措施的设计方案。
同时根据数学计算的结果，可以让设计师在车身防护措施的设计上更加的合理有效。
结论CFD技术在汽车车身的设计中能够帮助设计师实现多方面的要求，专注于汽车车身的气流分析，优化车身的外形设计，提高车辆的行驶性能，以及保证车辆在碰撞时的安全性能。
CFD技术在汽车车身设计中的应用
可供参考。 相对于国内汽车厂商较少的风洞试验次 数和经费投入，国外汽车厂商更多依靠试验来指导 局部细化及小改换代以更新造型，达到优化空气动 力 学 的 目 的[1~3]。
从空气动力学分析中常见的局部问题着手，探 讨 CFD 技术对车身设计的辅助作用，如发动机舱进
保证计算效率的前提下提高了仿真精度。 该模型不 仅能够满足法规静压强度要求， 对于比整车碰撞更 苛刻的各种部件碰撞工况如平面墙撞击、 半面墙撞 击、低位水平杆撞击、高位水平杆撞击、垂直杆撞击 等， 也能够很好的贴近试验曲线。 通过与实体单元 模型比较可知， 本文有限元建模既提高了模型的计 算精度，也保证了模型的计算效率，能够满足工程实 用要求。
空气动力学分析，可以评估发动机舱散热性能，预测
2013 年 第 4 期
A B
-1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 压力系数
图 2 进气格栅附近的压力系数
3.2 换气性能评估 通过观测通风盖板处压力系数分布， 可以了解
空调的换气性能， 确定空调新风入口处的压力系数 是否满足设计要求。 进气口位置应该设立在压力系 数较大的区域。
主题词：车身设计 ＣＦＤ 空气动力学 局部评估 中图分类号：U462.3 文献标识码：A 文章编号：1000－3703（2013）04－0014－04
Application of CFD Analysis Method in Vehicle Design
Wang Jun, Gong Xu, Li Yilin, Ye Jian （Changan Automotive Engineering Institute, CAE Department） 【Abstract】Beginning from some typical local problems in automotive aerodynamics analysis, the researchers investigate the function of CFD （Computational Fluid Dynamics） analysis in vehicle design and describe following details in this article, including evaluation of under -hood air inflow heat dissipation, efficiency evaluation for HVAC airflow exchange, A-pillar modification, wind noise estimation for rearview mirror, rear spoiler and front bumper optimization, etc., which are adopted to examine body design, and provide reference to vehicle aerodynamic analysis.
汽车车身设计中CFD技术的运用
AUTOMOBILE DESIGN | 汽车设计 时代汽车 ｗｗｗ．ｃｎａｕｔｏｔｉｍｅ．ｃｏｍ汽车车身设计中CFD技术的运用周连明上海知豆电动车技术有限公司 上海市 201821摘 要： 汽车车身的设计看似简单，实际上是一个相当复杂的问题，需要考虑美观性、稳定性以及空气阻力等因素，将CFD技术应用到汽车车身设计中，能够实现对于发动机舱进气散热性能、后视镜风噪评估以及空调进风效率评估等，保证设计的合理性，更进一步为车身的空气动力学分析提供参考。
关键词：汽车；车身设计；CFD技术；运用1 前言就目前而言，在主流汽车生产厂商的车身设计中，空气动力学分析的重点都体现在力学特性计算、车身造型以及部分扰流部件的优化等，对于局部细节的评估不够重视，相关研究文献也较少，相比较国外习惯以风洞试验等获取数据，开展局部细化的方法，国内汽车厂商对于耗资巨大的试验一般都是敬谢不敏。
将CFD技术应用到汽车车身设计中，能够提升设计的合理性和可靠性。
2 CFD技术概述CFD技术的全称是Computational Fluid Dynamics，计算机流体力学，其基本原理，是运用相应的数值求解控制流体流动的微分方程，计算出流体流动产生的流场在连续区域内的离散分布，从而对流体的流动状况进行近似模拟。
CFD技术有着极强的适应性和广阔的应用范围，其特点体现在三个方面：首先，在对流动问题进行分析时，一般都会选择非线性控制方程，但是因为存在于计算域的边界条件和几何形状复杂，很难得到相应的解析解，CFD技术的应用，可以帮助研究人员更快找出可以满足工程实际需求的解；其次，CFD技术可以以计算机为支撑，开展相应的实验研究，如针对不同流动参数的各类数值试验等，可以对得到的不同方案进行对比分析，找出最佳方案；然后，CFD技术并不会受到物理模型或者实验模型的约束，灵活性强，成本相对低廉，而且可以给出更加详细的资料，能够对一些无法达到的理想条件进行模拟，保证试验效果[1]。
1_ANSYS CFD在汽车外空气动力学及气动噪声领域的应用和案例分享
基于宽频噪声模型的整车气动噪声分析案例
计算网格
激活宽频噪声模型
基于宽频噪声模型的整车气动噪声分析案例
偶极子噪声源
四极子噪声源对总噪声源的影响
谢谢！
地址：北京市朝阳区八里庄东里1号莱锦TOWN园区Cn08座
邮编：100025
电话：+86-10-52167777 传真：+86-10-52167799 电邮：info@
Boat tail angle Long roof drop angle Green House Angle Front Spoiler Angle
Min
- 1.85 - 2.30 - 0.70
Baseline
0.0 0.0 0.0 0.0
Max
+ 1.85 + 1.50 + 0.70 + 3.80
关键问题
1. 燃油消耗率 2. 冷却气流和阻力的权衡
汽车高速运行时， 克服气动阻力所需 的燃油消耗占主导
冷却气流和阻力的权衡
关键问题
3. 泥、水附着 4. 车辆涉水
如何最小化附着？
如何防止水飞溅到风挡或 侧窗玻璃上？
CFD的优势
1. 成本，速度
CFD仿真：低成本，速度快
风洞试验：高成本，速度慢
• • 瞬态计算需要使用很小的时间步长，计算很长的物理时间 非常细密的网格，网格数量十分庞大
•
•
多用于近场噪声计算，远场噪声计算需要较大的计算域，计算量陡增
由于声压级远小于流体的压力，需要使用高精度的离散格式
ANSYS FLUENT中的气动噪声模拟方法
• Segregated Source-Propagation Methods (SSPM) • 对于中场和远场噪声模拟，ANSYS Fluent采用基于Lighthill的“噪声比拟”方法，作 为CAA方法的补充是ANSYS Fluent中计算代价较小的方法之一。“噪声比拟”方法不 同于CAA方法，它把波动方程和流动方程解耦，在近场流动解析采用适当的控制方程 比如非定常雷诺平均、DES分离涡或LES大涡模拟等方法，然后再把求解结果作为噪声
02-CFD 技术在汽车外CAS开发中的应用
2010 年 CDAJ－China 中国用户论文集
2.模型建立
2.1 基本理论
控制所有流体流动的基本定律是：质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律。由它们可以 分别导出连续性方程、动量方程和能量方程。
由质量守恒导出的连续性方程
∂ρ + div(ρυ) = 0 ∂t
由动量守恒导出的运动方程
（1）
ρ dv = ρF + divP dt
由能量守恒导出的能量方程
（2）
ρ dU = P : S + div(kgradT ) + pq dt
状态方程
（3）
p = f (ρ,T)
（4）
以及本构方程
P = − pI + 2µ(S − 1 IdivV ) + µ 'IdivV 3
131. [5] 轿车风洞试验报告.2007 年.
表 1 为风阻系数的计算结果与实验结果的对比表，从表中可以看出，实验结果与分析结果差值 很小。说明通过 CFD 方法可以有效的对汽车风阻进行计算。
2010 年 CDAJ－China 中国用户论文集
风阻系数 迎风面积（m2）
表1 风阻系数对比表
计算结果
实验结果
0.276
0.2875
1.929
1.919
2010 年 CDAJ－China 中国用户论文集
CFD 技术在汽车外 CAS 开发中的应用 Application of CFD analysis method in vehicle
exterior design
计算流体力学方法在汽车空气动力学中的应用
计算流体力学方法在汽车空气动力学中的应用众所周知，空气动力学是汽车工程领域中不可或缺的一部分。
在汽车设计中，空气动力学优化可以带来多种好处，包括减少风阻、提高燃油效率、增加安全性等。
因此，汽车设计师往往会使用一系列工具和技术来优化汽车的空气动力学性能。
其中，计算流体力学（CFD）方法无疑是最为广泛使用的一种技术之一。
计算流体力学是一种数值模拟方法，旨在通过数学方法模拟流体运动的物理过程。
在汽车设计中，计算流体力学方法可以帮助设计师预测不同车型在不同速度下的空气力学性能，包括阻力、升力等。
这些数据可以帮助设计者优化车辆的外形和气动特性，以提高燃油效率和性能。
计算流体力学方法的应用范围非常广泛，包括汽车、航空、船舶等多个领域。
在汽车行业中，计算流体力学可以被广泛应用于多个领域，例如汽车设计、气动设计、雨刷系统设计、车窗设计等。
汽车设计方面，计算流体力学可以帮助设计师优化车辆外形以减少阻力并增加稳定性。
对于新型车型，通过计算模拟不同车身外形和气动特性的模拟，设计师可以更好地理解车辆在不同速度下的空气动力学性能，从而进行必要的改进和优化。
通过使用流体力学模拟，设计师可以预测新型车型的风阻系数、气动升力系数和气动拉力系数等参数。
这些参数可以为设计师提供有关车辆性能和安全性能的重要信息，并帮助他们改进汽车设计。
气动设计方面，计算流体力学同样可以被应用于优化特定的汽车气动分析。
例如，在车辆高速行驶时，气流的流动速度和方向会对车辆的性能造成影响。
在这种情况下，利用计算流体力学方法，在计算机上开展气动分析，进行大规模数值模拟，可建立计算模型和实验模型之间的关系，以便更有效地了解整个车辆在空气中行驶的情况；提高气流分离边界的准确性。
除了流动分析，计算流体力学还可以用于模拟车辆内部的气流分布。
例如，在开车窗时，气流会进入汽车内部，重新布置气流并增加汽车内部空气的循环，相对于空气动力学可能的更具有实际效果。
总之，计算流体力学是一种非常有用的汽车设计工具，可用于优化汽车的空气动力学性能。
CFD仿真技术在汽车空气动力学分析中的应用
CFD仿真技术在汽车空气动力学分析中的应用引言：汽车空气动力学分析在汽车工程设计中起着至关重要的作用。
它不仅对汽车的整体性能、燃油效率和安全性有着直接影响，还可以优化汽车的外观设计和空气动力学特性。
近年来，计算流体力学（CFD）仿真技术的快速发展为汽车空气动力学分析提供了强大的工具。
本文将探讨CFD仿真技术在汽车空气动力学分析中的应用和优势。
1. CFD仿真技术的概述CFD是一种基于数值解法的流体力学分析方法，通过对流体流动状态进行数学建模，并利用计算机进行求解，得出流体在空间中的运动和相应的物理参数。
在汽车空气动力学研究中，CFD仿真技术可以模拟汽车周围的风场和流动细节，预测气动阻力、升力、失稳和噪音等关键参数。
2. CFD仿真技术在汽车空气动力学中的应用2.1 汽车气动阻力分析CFD仿真技术可以准确计算汽车行驶时的气动阻力。
通过建立汽车的几何模型和运动边界条件，可以模拟空气在汽车周围的流动情况，并计算出气动阻力系数。
这些信息对于制定改进设计方案和提高汽车燃油经济性至关重要。
2.2 汽车气动优化设计CFD仿真技术可以帮助设计师优化汽车外观，以改善空气动力学性能。
通过对汽车外形进行改进，在保证安全性和美观性的前提下，降低气动阻力系数、减少流体湍流、避免气动失稳现象，并提高汽车在高速行驶中的稳定性。
2.3 汽车雨水排水性能分析CFD仿真技术还可以用于分析汽车在行驶和停车时的雨水排放性能。
通过模拟雨水在汽车表面的流动情况，可以确定适当的排水系统和位置，以确保雨水能够有效地从汽车表面排出，减少雨天行驶产生的安全隐患。
2.4 汽车风噪分析CFD仿真技术也可以用于分析汽车行驶时的风噪。
通过模拟空气在车身周围的流动情况，可以得出汽车不同速度下的噪音水平。
这些分析结果有助于汽车制造商改进车身设计，减少风噪对驾乘舒适性的影响。
3. CFD仿真技术的优势3.1 成本效益与传统的实验方法相比，CFD仿真技术具有更低的成本，并且不需要大量的物理模型和试验仪器。
汽车空气动力学原理及其在设计中的应用
汽车空气动力学原理及其在设计中的应用汽车空气动力学是研究汽车在运动过程中与空气之间相互作用的科学。
它涉及到车辆的流体力学、气动设计、空气阻力等方面的知识。
本文将介绍汽车空气动力学的基本原理，并探讨其在汽车设计中的应用。
一、汽车空气动力学的基本原理1. 空气阻力在汽车行驶的过程中，车辆与周围空气之间会产生阻力。
这种阻力随着车速的增加而增大，称为空气阻力。
空气阻力是影响汽车速度和燃油经济性的重要因素。
2. 升力和下压力除了空气阻力，汽车在行驶中还会产生升力和下压力。
升力使得车辆产生抬升的趋势，会影响行车的稳定性。
而下压力则会将车辆压低，增加接触地面的力量，提高操控性和行驶稳定性。
3. 尾流和气流分离车辆在行驶中，空气会沿着车辆表面形成尾流。
尾流的合理设计能够减小空气阻力，并且对后续车辆的性能也有影响。
此外，当车辆速度较高时，空气可能会在车身某些区域分离，导致气动失稳的现象。
二、汽车空气动力学在设计中的应用1. 外形设计汽车的外形设计直接影响空气动力学性能。
合理的外形设计可以降低空气阻力，提高燃油经济性，同时保持较低的风噪和振动。
通过采用流线型车身设计、减小车辆的投影面积和边缘曲率，可以降低空气阻力系数。
2. 风洞试验风洞试验是研究汽车空气动力学性能的重要手段。
通过在风洞中模拟车辆行驶的环境，可以测量空气动力学参数（如空气阻力、升力、下压力等）以及流场分布情况。
这些数据可以用于优化车辆设计，提高行驶稳定性和能效。
3. 尾流管理尾流对后续车辆的影响不容忽视。
通过设计后部扩散器、尾翼等装置，可以减小尾流对后车的阻力影响，提高行车安全性和经济性。
4. 空气动力学仿真借助计算流体力学（CFD）技术，可以进行空气动力学仿真，预测车辆在各种工况下的气动性能。
这种方法可以快速获取车辆的空气动力学特性，辅助设计优化，减少试验成本和时间。
5. 轮胎气动学车辆行驶时，轮胎与路面之间的气流也会对车辆性能产生影响。
通过优化轮胎的花纹和刚度，可以减小轮胎气动噪声，提高车辆的操控性和舒适性。
汽车整车-CFD应用简介
CFD技术在汽车整车产品设计中的应用简介✓阻力、升力、侧向力分析✓泥/水附着、车辆涉水分析✓气动噪声、噪声传播分析ANSYS FLUENT可以对汽车整车进行详细的空气动力学仿真，获得详细的流场细节特征分布情况，使用户更好地理解整车的空气动力学性能，为气动减阻、降噪等问题提供帮助。
✓包含发动机舱的整车详细空气动力学分析✓冷却风扇、冷凝器、散热器的分析✓传导、对流及辐射换热分析ANSYS FLUEN可以对整车及发动机舱进行热管理分析，获得详细的冷却模组进气量及温度场细节特征分布情况，为机舱内部的热设计、热保护提供帮助。
汽车是由几千个零部件组成的复杂产品，在研发过程中常涉及到多种多样的流体力学方面的工程问题，随着现代CFD仿真技术的日趋成熟，企业完全可以将这种先进的研发手段与传统的试验和设计经验相结合，形成互补，从而提升研发设计能力，有效指导新产品的研发设计，节省产品开发成本，缩短开发周期，从而大幅度提高企业的市场竞争力。
下文是CFD仿真技术用于解决汽车整车产品研发过程中常见工程问题的简要介绍：✓空调系统风流量分配及空调管路噪声分析✓除霜、除雾分析✓乘员热舒适性分析ANSYS FLUENT可以进行瞬态的除霜、除雾过程分析，可以进行包含太阳辐射的乘员舱热舒适性分析，可以进行空调管路的风流量分配及噪声分析，为产品设计提供帮助。
✓进排气及缸内流动分析✓缸内喷雾、燃烧分析✓排气后处理分析ANSYS FLUENT可以对进排气系统进行分析，获得瞬态的缸内流动特性，可以分析缸内的喷雾、燃烧过程，可以分析三元催化器、SCR系统的工作过程等。
✓车灯和灯室内的流场及温度场分析✓油箱加注过程分析、油箱晃动分析✓电池单体放电过程发热分析、电池组冷却散热分析ANSYS FLUENT可以对车灯、油箱加注、油箱晃动、电池发热、电池组冷却等问题进行分析，此外还可以对刹车系统冷却、涡轮增压器、液力变矩器、燃油泵、齿轮泵、摆线泵等零部件进行分析。
东风柳州-汽车发动机舱热管理的CFD技术应用_张德军
·制造业信息化·MPV Model Engine Hot Management Design Based on CFD TechniqueZHANG De-Jun ，WANG Wen-Yong（Technology Center,Dongfeng Liuzhou Motor Co.,Ltd.,Liuzhou Guangxi 545007,China ）Abstract ：CFD numerical value simulate method have been abroad used in vehicle design.This paper use MPV model engine room high temperature as example,apply Hypermesh pre-process and Fluent software to simulate engine room gas flow,better achieve engine room hot management,solve the engine's high water phenomenon.Key words:engine hot management ；CFD ；numerical value simulate method ；high temperature0引言世界各汽车生产厂家基于开发更节能和更高性能的汽车的要求，将原本主要应用于航空航天的风洞技术引入汽车设计当中，使汽车空气动力学研究得到迅速发展。
我国的汽车工业长期以来一直落后于汽车工业发达国家，在汽车技术方面也与欧美日等国存在很大差距。
最近几年随着我国汽车工业的快速发展，在汽车技术方面也取得了较大的进步，但汽车空气动力学分析始终是我国进行汽车自主研发的瓶颈之一。
我国在汽车空气动力学方面的研究起步较晚，但目前国内很多科研机构都致力于这方面的研究。
CFD技术进展及其在汽车设计中的应用
CFD技术进展及其在汽车设计中的应用作者：张树玲张燕然张波朱学军来源：《教育教学论坛》2018年第37期摘要：计算流体力学是流体力学的一个分支，在整个流体力学中的地位也十分突出。
现代汽车技术随着科学技术的不断革新和进步，与以前相比汽车整体结构变得越发复杂，在汽车综合性能研发中，空气动力特征起着重要作用。
计算流体力学正被大量应用于现代汽车开发过程，它的应用将使传统所需的风洞试验次数大大减少，降低设计成本，缩短研发周期。
本文着重介绍了目前国内CFD技术（计算流体动力学）的发展现状，以及基于CFD技术在汽车整车设计方面的应用，并对计算流体力学的发展和应用进行了综述，对其发展趋势做了探讨。
关键词：计算流体力学；汽车设计；空气动力学中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）37-0279-02一、引言近年来，随着计算机技术的迅猛发展，结构分析的技术已基本成熟，应用也日趋广泛，而对更为复杂的流动问题的模拟计算也在不断地进展之中，计算流体力学（Computational Flu-id Dynamics简称CFD）在汽车设计的多个环节中受到广泛关注[1]。
传统的汽车空气动力学研究分为实验和理论两种方法，风洞实验测试的方法耗资大，成本高，对于经济相对一般的企业和研发单位根本无法进行。
随着计算机技术的进步和模拟软件的日趋成熟及计算流体力学的发展，部分复杂、需要进行风洞实验的就可以通过电脑进行数值模拟[2]。
CFD可用于研究环绕汽车的流场，来评定车身结构的噪声、空气动力学性能、空调系统和发动机内的气体流动情况等性能。
模拟计算不需要实车或模型，只需在计算机上对相关实验进行模拟分析，节省了大量的试验经费。
通过模拟可对实验结果和相应数据进行预测分析，得到三维流场的详细信息，供设计部门参考，为修改设计方案提供佐证。
随着商用车开发水平的不断提高，相关的空气动力学问题，例如汽车的动力性、经济性、操纵稳定性等方面提出了更高要求[3]。
CFD软件在汽车设计中的应用为本_安亦然
收稿日期 : 2003-05-06 作者简介 : 安亦然(1970), 男 , 北京市人 , 讲师 , 硕士 。
安亦然等 :CFD 软件在汽车设计中的应用
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学者从事“格子气”理论研究 , 掌握核心技术的主要 是中国人 , 这是我国推广使用格子气算法的“天然” 条件 。 本文介绍利用格子波尔茨曼算法软件 PowerFLOW[ 3] 计算汽车外气动力的全过程 。 选择的对象 是新型北京吉普 , 对它的气动设计在国内可算是第 一份 , 不但计算成果十分完整 , 而且优越 。在我国汽 车工业迅猛发展的时刻 , 我们正应向汽车工业界大 力推广这一 CFD 算法 。
Key words: Lattice-Boltzmann ;N-S equations ;vehicle aero-dynamics ;aero-acoustics
基于CFD的机械流体力学分析与优化研究
基于CFD的机械流体力学分析与优化研究随着科技的发展，CFD（Computational Fluid Dynamics，计算流体动力学）成为机械流体力学分析和优化研究的重要工具。
CFD基于数值模拟和计算方法，可以对各种工程流体问题进行模拟和分析，从而为工程设计和优化提供重要支持。
一、CFD的基本原理与应用范围CFD基于流体力学和数值计算理论，通过离散控制方程组来描述流体动力学问题，结合几何网格和边界条件，利用计算机进行数值求解。
CFD可以模拟流体的运动、传热和物质输运等现象，并给出相应的物理量分布，如速度、压力、温度等。
CFD可以应用于各个领域的机械流体力学分析与优化研究。
在航空航天领域，CFD可以模拟飞机的气动性能，优化机翼和机身的形状以减小阻力，提高飞行效率。
在能源领域，CFD可以模拟火力发电中的燃烧过程，优化炉膛结构和燃烧参数，提高燃烧效率和减少污染物排放。
在汽车工程领域，CFD可以模拟车辆的空气动力学性能，设计优化流线型车身和降低风阻，提高车辆的燃油经济性。
二、CFD在工程设计中的应用实例1. 精确预测空气动力学特性CFD可以帮助工程师预测并优化机械设备的空气动力学特性。
例如，在汽车设计中，CFD可以模拟车辆行驶时的气流情况，预测阻力和升力等参数，优化车身外形以降低风阻和提高操控稳定性。
2. 模拟湍流现象湍流是很多机械流体问题中的一种常见现象，如飞机起降时的气流湍动、燃烧室内的涡流等。
CFD可以模拟湍流现象，分析流体的湍流特性，并通过优化设计减小湍流的影响，提高工程设备的性能。
3. 分析热传导和流体传热CFD可以模拟流体的传热现象，分析热传导和流体传热效率。
例如，在核电站的换热器设计中，CFD可以模拟冷却剂在管道内的流动，优化管道结构和安装方式，提高换热效率和工作稳定性。
三、CFD的优势与挑战CFD作为一种计算工具，具有以下优势：首先，可以模拟复杂的流体流动现象，避免实验中的复杂操作和高成本。
某SUV车型发动机舱CFD仿真计算与优化
某SUV车型发动机舱CFD仿真计算与优化随着汽车技术的不断发展，CFD仿真计算成为汽车研发过程中不可或缺的一部分。
在这篇文章中，我们将介绍某款SUV 车型发动机舱CFD仿真计算与优化的案例。
首先，我们通过计算流体力学(CFD)分析车辆的空气动力学性能。
通过分析车辆外形和风道结构，我们可以制作车辆的CFD模型，并将该模型导入CFD程序进行计算。
在计算过程中，我们的目标是获得车辆的风阻力系数和空气动力学性能参数，如风力矩和升力。
当我们获得了汽车的CFD计算结果后，我们可以根据这些结果来对发动机舱进行改进。
例如，我们可以考虑对发动机散热器的位置和结构进行优化，以提高其冷却效果。
我们也可以对空气进气管和排气管进行优化，以提高进气和排气效率，从而提高发动机的性能和燃油效率。
在优化发动机舱的过程中，我们还需要考虑到发动机和车辆的整体设计和布局。
例如，我们需要确保优化后的发动机舱既能够满足发动机的冷却需求，又能够与车辆的空气动力学设计相协调。
此外，我们还需要考虑优化后的发动机舱是否能够实现生产和制造的可行性。
最终，通过CFD仿真计算和优化，我们可以在不进行实际物理测试的情况下快速改进车辆的设计和性能。
这不仅可以节省时间和成本，还可以提高车辆的竞争力并满足客户的需求。
因此，CFD仿真计算和优化已经成为汽车研发过程中不可或缺的一部分。
除了优化发动机舱，CFD仿真计算还可以应用于车辆的气动外形设计、制动系统优化、车内气流分析等方面。
例如，在车辆的气动外形设计中，我们可以使用CFD仿真计算来预测车辆在不同速度下的风阻力系数和升力，从而优化车辆外形设计，提高车辆的空气动力学性能。
在制动系统优化方面，我们可以使用CFD仿真计算来模拟刹车鼓或刹车盘在制动时产生的高温、气流和热应力等因素，以评估制动系统的性能和耐久性，并优化制动系统的设计。
此外，在车内气流分析方面，我们可以使用CFD仿真计算来模拟车辆内部的气流分布和循环，从而优化车内气流设计，提高车辆内部的舒适性和空气质量。
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２加０年第１０期
分布场的有力＿［具。它正在被大量应用于日常汽车 零部件的设计开发中。由于风洞试验中取得整个流
场任意一点处的流动状况非常难。在某些情况下，当
ｃＦＤ求解精度足够时，ｃＦＤ数值模拟可以提供整个
计算域上的流场结构特征的详细信息。只要应用适
当，ｃＦＤ能够显著地减少原型车风洞试验次数和设 计＋成本，缩短开发周期。
在我们使用商业化ｃＦＤ软件进行汽车空气动
力学数值模拟过程中，国内常见的ｃＦＤ软件，如
ｃＦｘ、ＦＬｕＥＮＴ、ｓＴＡＲ—ｃＤ以及ＦＬＯＴＲＡＮ都可以
对汽车外流场进行较精确的模拟。其中ｃＦｘ、ＦＬｕ—
ＥＮＴ和ｓＴＡＲ—ｃＤ的求解能力及功能都比较强，都
ｓｕｒｅｍｅⅡ虹．姐Ｅ ｐａｐｅｒ ｙ叫Ｏ，ｂ １１ Ｈｗｉｎ叫ｄ矗Ｎ ｅｔ“．ＮｕⅡ吼ｉｃＢｌ Ｉ州ｅ吕ｉ蝉ｋｎ ｏｆ Ｖｅｈｉｃｌｅ
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Ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ａｕｔ０咖血ｅ Ａｅｒｏｄｙｎ啪ｉｃｓ．ＳＡＥ ｐ８ｐｅ。
９７０１４２
（责任编辑部旭辉）
修改稿收到日期为２０００年８月２０日。
CFD在汽车空气动力学设计中的应用
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
沈俊， 傅立敏， 范士杰 沈俊,傅立敏(吉林工业大学)， 范士杰(长春汽车研究所)
与风洞试验相反，ｃＦＤ精度比不上风洞试验， 但却几乎克服了它的所有局限性。目前，ｃＦＤ可以 分析从层流到湍流、定常到非定常、不可压到可压、 无粘到有粘的几乎所有的流动现象。ｃＡＤ技术与 ｃＦＤ的结台可以使得新车型的空气动力学设计周
期大大缩短。由于ｃＦＤ可以方便灵活地改变初始条 件、边界条件以及几何边界条件，并且可以获得整个 流场任意点处的详细信息，使得研究清楚流动机理 变得可行。对某种车型的空气动力性能优选更加快 速有效。
ｔｙ ＡＩＡＡ Ｊｏｕｍａｌ，１９８９｛９）
６ Ａｏｋｉ Ｋ ｅｔ ａ１．ｒｉｎｉｔｅ—Ｖｏｌｕｍｅ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ３一Ｄ Ｖｏｎｉｃａｌ
Ａｎ” Ｆｌ。ｗ—ｎｅｌｄｓ Ａｂｏｕｔ Ｒｏａｄ Ｖｅｈｉｃｌｅｓ ｗｊｔｈ Ｖａｄｏｕｓ
Ｂ０ｄｙ Ｃｏｎ丘ｇｌｌ嘣ｉｏｎ．ＳＡＥ ｐ８Ｐｅ。９３１８９６
Ｊ嘲０ⅡＲｅ—Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉ“ｇ 。
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ＣｏｍＤｕｔａｔｉｏｎ．Ｊｏｕｒｎ鲥０ｆ Ａｉｍ珊，１９９９（１）
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Ｔｕｒｂｕｌｅｎｔ Ｆｌｏｗ Ａｍｕｎｄ ａ ＢｌｕⅡＢｏｄｖ ｉｎ Ｇｒ州ｎｄ Ｐｒｏｘｉｍｉ—
图５ 进气冲程气缸内速度矢量分布图
另外，在汽车室内气候调节、暖气、通风空调系 统的设计中也大量使用ｃＦＤ软件来帮助分析“］。在 发动机冷却、排气系统的设计中，ｃＦＤ分析结果也 被大量地使用”－”。在汽车制冷风扇的叶片设计以及 液力变矩器、油泵和盘式制动器的冷却系统的设计 中也大量地使用了ｃＦＤ分析结果。 ５ 结论
★国家自然科学基金资助课题，批准号：１９６７２０２１。
万方数据
２０００年第ｌｏ期
万方数据
综述 清楚，湍流模型一般采用标准的ｘ—ｓ模型。算法方 面，现在正在进行直接数值模拟（Ｉ）Ｎｓ），大涡模拟 （ＬＥｓ）和雷诺应力模型（ＲｓＭ）等的研究”，”。
４ ＣＦＤ在汽车其它领域的应用 在内燃机的设计和开发中，ｃＦＤ已被作为一种
Ｐ脚ｓ ｔｏ哪ｋｅ ＣＦＤ ｇｅｔ １）ｅ【ｔｅｒ ８ｐｐｌｉｃａ６０ｎ ｉｎ ｔｈｅ ｉｎｔ唧ｃｔｉｖｅ ｄ大量应用于汽车的开发过程中，它的出现将减少传统所需的风洞试验次数。目
前，ｃＦＤ可以分析从层流到湍流、定常到非定常、不可压到可压、无粘到有粘的几乎所有的流动现象。为了使得ｃＦＤ
汽车技术 AUTOMOBILE TECHNOLOGY 2000(10) 11次
参考文献(12条) 1.Mats R Accuracy of Drag Predictions on Cars Using CFD - Effect of Grid Refinement and Turbulence Models 2.Anagnost A DIGTAL PHYSICSTM Analysis of the Morel Body in Ground Proximity 3.Uchida K Aerodynamic Simulations by Using Discontinuous interface Grid and Solution Adaptive Grid Method 4.Aoki K Finite - Volume Simulation of 3 - D Vortical Flow - Fields About Road Vehicles with Various After - Body Configuration 5.Han T Computational Analysis of Three - Dimensional Turbulent Flow Around a Bluff Body in Ground Proximity 1989(09) 6.Jameson Re - Engineering the Design Process Through Computation 1999(01) 7.Pia L CFD as a Tool in Styling Vehicles 1994 8.Dauglass R Perspective: Future Research Directions in Computational Fluid Dynamics 1994(06) 9.Przekwas A Unstructured Adaptive Grid Solution Methodology for Automotive Aerodynamics 10.Horinouchi N Numerical Invesigation of Vehicle Aerodynamics with Overlaid Grid System 11.Han T Flow - Field Simulations of Three Simplified Vehicle Shapes and Comparisons with Experimental Measurements 12.Dhaubhadel M CFD Applications in the Automotive Industry 1996(09)
１
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Ｍｅｔｈｏｄ ＳＡＥ ｐ叩８ｒ ９。７０１４ｌ ８ Ａｎａ如ｏｓｌ Ａ ｅｔ ａ１．ＤｌＧＴＡＬ ＰＨＹＳＩＣ分”Ａｎａｌｙｓｊｓ ０ｆ ｔｈｅ Ｍｏ咒ｌ
重要而有效的工具加以利用。内燃机的燃烧过程很 大程度上受燃料与空气混合程度的影响，这种混合 是一种复杂的瞬态流动。目前绝大多数ｃＦＤ商用软 件均可以解决此问题，它们均提供有求解多元混合 流动的模块，且计算精度均较高。图４是发动机人口 处的流动状况图。燃料与空气的混合过程取决于人 口和气阀参数、喷油正时、喷雾锥角和雾化尺度等 参数，而燃烧过程与所使用的湍流模型和液滴蒸发 模型有关，这些因素都可以用ｃＦＤ软件来分析解 决。图５是某进气冲程的气缸内速度矢量分布图。
更好地应用于交互设计过程中，目前最大的挑战是提高ｃＦＤ模拟复杂流动现象以及复杂几何形体的能力和模拟速
度。
Ｔｏｐｉｃ ｗｏｒ．１ｓ：Ｆｌｕｉｄ ｄｙ曲ｍｉｃｓ，ＣａＩｃｕＩａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ，Ｓｉｍｕｌａ廿ｏｎ，ＡｐｐＩｉｃａｔｉ蚰 主题词：流体力学计算方法模拟应用
１ 前言
ｃＦＤ是计算流体动力学（ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａＩ ｎｕｉｄ Ｄｙｎａｍｉｃｓ）的英文名称的简写。在过去的十几年中， 随着计算机技术的发展，ｃＦＤ被越来越多的应用到 了汽车设计中。
难，网格划分能力也不强，它比较适合做二维定常不
可压流场的数值模拟。
由于目前所分析的汽车外形的细节部位越来越
复杂，以及所需要求懈的问题本身的复杂程度，ｃＦＤ
对网格要求、算法精度等都提出了比较高的挑战。
但随着计算机硬件技术和计算流体软件技术的发
展，ｃＦＤ终将能满足日益增长的汽车空气动力学设
计的需要。
参考文献
控制所有流体流动的基本定律是：质量守恒定 律、动量守恒定律和能量守恒定律。由它们可以分 别导出连续性方程、动量方程（叉称纳维尔一斯托克 斯方程）和能量方程。由它们可以联立得到纳维尔 一斯托克斯方程组，简称为Ｎ—Ｓ方程组。Ｎ—Ｓ方 程组是流体流动所需遵守的普遍规律。
计算数学中，将具体的流场控制方程分为３类： 椭圆型、抛物型和双曲型方程。椭圆型方程与时间 变量无关，仅与空间变量的二次导数项有关，一般用
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ｎｏｗ ａｎｄ ｃｏｍｐｒｅｓ鲥ｂｌｅ ｆ１０ｗ， ｖ；ｓｃｏｕｓ ｎｏｗ ａｎｄ ｉｎｖｉｓｃｉｄ ｎｏｗ．Ｔｈ。ｇｒｅａｔｅｓｔ ｃｈａｌｌｅ“ｇｅ， ｎｇＩｌｔ ｎｏｗ， ｌｓ ｔ０
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ｃ８ｐⅡｂｉｌｉｔｙ蛐ｄ ５Ｐ。ｅｄ ｗｈｅｎ ｓｉｍｕｌａｔｉ“ｇ ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｘ ｎｏ”ｐｈｅｎ。ｍｅｒｌａ ａｎｄ ｃｏ叫ｐｌｉｃａｔｅｄ ｆｏｍｌ ａｎｄ ｓＬ瑚ｃｔｕｆｅ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＣＦＤ ｉｎ ｏｒｄｅｒ