气动预研设计

       随着计算机硬件和计算理论的发展，计算流体力学（CFD）技术在航天飞行器设计中占据越来越重要的地位，其应用贯穿于飞行器设计的全过程。飞行器设计是一个大的系统工程，在新机预研的概念设计和初步设计阶段，需要对大量气动布局方案进行筛选，此时要求气动软件能快速地给出气动力数据，以便进行方案的比较，确定布局形式。

       ANSYS CART3D是专门针对飞行器概念和初步设计阶段的要求而开发的快速气动设计工具，其核心技术由NASA Ames 研究中心开发，集成于ANSYS ICEM CFD仿真环境中，提供自动高效的几何输入、表面处理和相交、网格生成及流动模拟能力。与传统求解N-S方程的CFD分析软件比较，CARD3D的最大优势在于全自动的快速网格生成和分析速度至少10倍以上的提高，并且可以对多攻角、多马赫数、多侧滑角组合状态进行批处理计算。结合其优秀的并行计算能力，CARD3D非常适用于预研设计阶段进行方案筛选和生成气动数据库。

       一个典型的参数研究涉及30个不同攻角，20个不同马赫数，5种不同侧滑角，每种情况都需要不同的几何形状或控制表面的偏移。每种几何形状都有3000种不同的流动条件。这对一般的CFD计算，至少需要10万小时的CPU时间。而采用CART3D的并行计算，NASA用7天时间就完成了2863种情况的计算。快速高效的特点使CART3D在NASA各研究中心、美军研究机构、航空航天工业公司都得到了成功应用。