¿Dinámica de fluidos computacional de bricolaje para aerodinámica?

¿Alguien ha experimentado con el uso de software 3D de consumo para hacer simulaciones de aerodinámica tipo CFD ?

En concreto, estaba pensando:

  • Configure la bicicleta en un entrenador (con ciclista)

  • Tome una serie de fotos y conéctelas con fotos-> software de modelo 3D (algo como AgiSoft PhotoScan o cualquiera de estas aplicaciones gratuitas )

    Con suerte, esto le daría un modelo 3D razonable de la bicicleta. Probablemente requeriría algo de limpieza y posiblemente modelado de elementos más pequeños si son relevantes (como radios/cadena)

  • Lleve el modelo a un paquete 3D con un solucionador de fluidos (por ejemplo , Houdini de SideFX )

  • Simule el fluido (aire) que fluye alrededor del modelo de bicicleta

  • De alguna manera extraiga números útiles, medidas o posibles ajustes de posición de la simulación

Con mi conocimiento limitado de Houdini, me las arreglé para hacer algo de apariencia interesante, usando el visualizador de velocidad de su solucionador de fluidos:

Visualización de serpentina de velocidad de fluido de Houdini

¿De qué puede servir todo esto? Por ejemplo, este método podría usarse para:

  • ver el impacto que tienen varias posiciones de conducción en el flujo de aire (aunque supongo que esto es un poco difícil de verificar sin un túnel de viento)

  • en teoría, podría estimar CdA al ver cuánto empuja el fluido al objeto. Esto podría verificarse con relativa facilidad con un medidor de potencia, por ejemplo, con el Método Chung .

¿Podría haber alguna idea que valga la pena obtener de esto? ¿Podría ser más efectivo que el método más elegante de usar un medidor de potencia?

Espera, ¿no hay insignia para nerdest-question-on-Bicycles.SE?
¿Tiene una pregunta más específica que "¿Alguien ha hecho esto?"? Por la forma en que está escrita su pregunta ahora, parece más una invitación a debatir sobre el tema que una pregunta constructiva. Las preguntas reales tienen respuestas, no elementos, ideas u opiniones . Lea las preguntas frecuentes para obtener más información.
No sé, me gusta la referencia al "Método Chung".
Si pudiera hacer esta pregunta más específica, posiblemente dividiéndola en varias preguntas más pequeñas, podría ser mejor en Física o Ciencias Computacionales . Podría migrarlo por usted si lo marca y es apropiado para el sitio de destino.
@freiheit Mi pregunta principal es "¿Podría haber algún conocimiento que valga la pena obtener de esto?", que creo que podría tener una buena respuesta objetiva de alguien que haya intentado esto antes. Edité la pregunta ligeramente: ¿parece algo mejor? No estoy totalmente seguro de cómo formular mi pregunta de una manera que parezca menos habladora/de discusión
Defraeye et al. (2010) realizó algunos trabajos con CFD y mediciones en túnel de viento y afirmó obtener un modelo razonablemente bueno. Obtener CFD rápido es el santo grial, por supuesto, pero el problema es "rápido".
@R.Chung (je, entonces, ¿es seguro asumir que eres "ese" Chung, o simplemente un gran admirador? :P). Ese enlace es interesante, "las simulaciones de CFD predijeron las áreas de arrastre con una precisión de alrededor del 11% para RANS y alrededor del 7% para LES". Si esa es la precisión con un modelo escaneado con láser y una simulación CFD adecuada, un modelo basado en fotografías y un simulador de fluidos destinado a crear imágenes bonitas probablemente no sea tan preciso.
Sí, supongo que soy "ese" tipo. Creo que su pregunta fue un poco abierta, pero ahí hay un núcleo interesante relacionado con la bicicleta. Estoy pensando en cuál es la mejor manera de responder al kernel.
Teniendo experiencia en este tema, puedo dar una respuesta, aunque no hasta el lunes, necesito un teclado real. :)
Lo más probable es que los proveedores de productos de carreras hayan hecho algo como esto.
@whatsisname ¿Encontraste un teclado adecuado? Realmente curioso por ver tu respuesta!
Voto para cerrar esta pregunta como fuera de tema porque se relaciona principalmente con la física, solo con una aplicación de ciclismo.
Creo que esto es sobre el tema, pero no es una pregunta bien estructurada con respuestas definitivas. Sin embargo, una navegación a través de stackoverflow.com/help/how-to-ask podría ayudar a mejorar futuras preguntas.

Respuestas (3)

Creo que podría llevar esta técnica bastante lejos, pero probablemente no del todo (al menos de manera útil).

Veo mucho uso para la primera parte de su plan: tomar varias fotografías y reconstruir un modelo 3D. Si prueba esto para múltiples posturas, creo que debería ser posible determinar una posición óptima para usted en su bicicleta con solo mirar el área 2D que toma perpendicular a su dirección de conducción (a través del método de corte descrito en el artículo sobre el método chung que vinculó).

Pero aquí es donde el uso se detiene, me temo. Se puede obtener más información al observar el flujo de aire alrededor de su modelo 3D en algo como el solucionador de fluidos que vincula, pero la precisión será demasiado baja para discernir entre diferentes posturas. Cuando busca ese nivel de detalle, las cosas pequeñas, como las ondas en su camisa o incluso la tela de su camisa, pueden tener un impacto, y los errores que cometió en la reconstrucción 3D serán mucho mayores que las diferencias que puede hacer. mejorando tu postura sobre la bicicleta incluso más que en el primer paso. Aparte de esto, creo que un solucionador fluido para efectos de películas está optimizado primero para efectos visuales, no para precisión científica, por lo que sospecharía de cualquier resultado que produzca.

Si desea probar la simulación completa de mecánica de fluidos, tendría que usar un escáner 3D o algún otro método muy preciso para producir los modelos 3D de usted en su bicicleta, y luego aún intentaría encontrar un verdadero solucionador científico de fluidos. .

Esto resume muy bien por qué sospeché que esto realmente no iba a funcionar. Como dices, simplemente analizar el área frontal/posicionamiento basado en fotos definitivamente suena más productivo... ¡Gracias!

¿Alguien ha experimentado con el uso de software 3D de consumo para hacer simulaciones aerodinámicas similares a CFD? -

¿Podría haber alguna idea que valga la pena obtener de esto?

Sin embargo, no debe ver un trabajo como este como una alternativa al uso de un medidor de potencia o una prueba de túnel de viento. Véalo como una herramienta que se puede utilizar como una extensión de pruebas metódicas sólidas, para probar variaciones que pueden no ser posibles o muy difíciles de probar. Hay tantas trampas que los científicos en el campo consideran que es una parte natural de sus mejores prácticas respaldar al menos parcialmente los resultados de CFD con pruebas de túnel de viento siempre que sea posible. Si te interesa este tipo de trabajo, te recomiendo el MOOC Sports And Building Aerodynamics de Coursera.

Aparte de involucrarse mucho en todo esto, vale la pena señalar que el área frontal juega un papel mucho más importante que la forma de un objeto. Como se señaló en la otra respuesta, el uso del análisis de imágenes para minimizar su área frontal probablemente tendrá una relación esfuerzo-recompensa mucho mayor.

El túnel de viento virtual Stac Zero se ha desarrollado y lanzado desde que se hizo esta pregunta originalmente. Vi un análisis de alguien que ha probado tanto en túneles de viento como en velódromos. El análisis que vi estaba en el estadio de béisbol correcto, pero un poco diferente, lo suficientemente diferente como para sospechar que habría tenido dificultades con cosas como trajes de piel y cubiertas de zapatos y otras "pequeñas" diferencias. El análisis que vi parecía que podría detectar cambios en la posición de la cabeza, los hombros o los brazos, aunque no estoy seguro. Creo que prometía, no como árbitro final entre cosas pequeñas, sino posiblemente como un primer corte para filtrar muchas alternativas hasta un puñado que le gustaría hacer más pruebas con cuidado.