2023 年 5 月 24 日• 5 分钟阅读    

F1 车迷们，准备好抓住座位边缘！即将到来的一级方程式赛季有望成为令人振奋和心跳加速的奇观。国际汽车联合会 (FIA )委员会提出了一系列新的设计法规，这些法规将推动驾驶员和车辆安全的极限。团队将有机会在限制范围内发挥创意，升级地板弯曲、侧视镜、燃油冷却、防滚架设计等。随着新的测试限制到位以确保符合 FIA 规定，竞争势必会非常激烈。迈阿密大奖赛见证了 Max Verstappen 夺得第一，而现在，迈凯轮正在为 Autodromo Enzo e Dino Ferrari 的艾米利亚罗马涅大奖赛做准备。虽然比赛日期因洪水而推迟，但我们仍然可以期待一个令人难忘的高速惊险和溢出赛季！

一级方程式赛车的空气动力学测试限制 (ATR) 是什么？

直到 2008 年，F1 才对空气动力学测试时间没有限制。一些顶级车队，如宝马索伯、本田、威廉姆斯和丰田，正在投资数百万美元来运营风洞。这些团队还在其设计验证周期中使用了计算流体动力学 (CFD) 工具。当时，宝马索伯车队使用的是拥有 4000 个英特尔核心的 Albert 3 超级计算机。赛车当局很快意识到，部署测试限制是必要的，以避免少数可以将资金投入 24/7 风洞测试和多核 CFD 模拟的车队获得不公平的优势。2009 年，作为限制测试时间的一步，一级方程式车队协会 (FOTA)签署了资源限制协议，今天，一级方程式车队必须遵守这些测试限制。不遵守这些规定将招致处罚。  

车辆设计的 3D 表示（物理或数字）称为受限空气动力学测试几何 (RATG) ，并且团队每年分配 6 个空气动力学测试周期 (ATP) 。第一个测试期在第 9 周结束时。第二、第三和第五个测试期各持续八周。第 4 个测试期分配了 10 周时间，包括为期 14 天的夏季工厂停工。最后一次或第 6 次测试期在 12 月 31 日结束。车队必须遵守风洞和 CFD 测试限制，以验证其车辆的空气动力学性能。

一级方程式赛车的风洞测试有哪些限制？

用于空气动力学测试的风洞必须由车队向国际汽联提名，并且在12个月内只能使用一个风洞。根据 FIA 的规定，在受限风洞测试 (RWTT)中，当空速超过 5m/s时开始单次运行，当低于 5m/s 时结束。一旦空气速度超过 5m/s，RATG 必须保持固定直到低于 1m/s。在 RWTT 运行之间允许更改 RTAG，并且每个日历日只允许两次占用轮班。

其他几套RWTT限制包括RATG必须小于全尺寸车辆的60%，风洞速度不得超过50m/s，24小时内只能测试两种车型，以及为测试创造曲线流动条件。受限制的。

一级方程式赛车中的 CFD 模拟有哪些限制？

受限 CFD 模拟 (RCFD) 包括 CFD 工作流程中的所有三个步骤，即预处理、求解和后处理。以 1:1 以外的比例或使用非气体进行的 CFD 模拟也是 RCFD 解决方案，可以深入了解全尺寸 F1 车辆上的气体流动。机器学习、人工智能和基于深度学习的仿真结果只允许在RCFD仿真的后处理阶段。此外，团队的计算资源必须包含一组指定给 FIA 的同类处理单元。每个团队的 2022 年预算为600 万分配单位小时 (AUh)。一个 AUh 相当于物理 CPU 内核上的一个内核小时。非 RCFD 可以用于优化 CFD 方法，但必须在30 多个月前模拟的 RATG。

Cadence CFD 解决方案如何彻底改变赛车设计时间？

Cadence 最近对Fidelity Cascade Technologies 的投资带来了高保真 CFD 求解器，包括 LES 湍流建模和 GPU 加速以实现高吞吐量，并且可以在推动赛车和 F1 的极限方面创造奇迹。下表展示了各种系统级高保真多物理场仿真，使用 GPU 驻留的 Fidelity CharLES 求解器可在短短几个小时内完成。这些模拟在 CPU 上可能需要几天甚至几周的时间，这使得它们对于设计目的来说不切实际。

GPU 加速和 GPU 驻留求解器允许以前所未有的速度和准确性探索复杂的设计空间。事实上，它正在从根本上改变游戏规则。下图比较了在 CPU 和 GPU 上执行的 Fidelity 多物理场 LES 集合的仿真吞吐量。对于给定的计算投资，基于 AWS 对 CPU 和 GPU 节点的定价，NVIDIA GPU 提供的吞吐量几乎是 CPU 的九倍。

目前，F1 规范了 CFD 的使用，因为它显着提高了汽车的性能。例如，在解决 F1 赛车的稳定性挑战时，他们使用7500 次 CFD 模拟和 1650 万核心小时的计算来引入新的空气动力学法规，从而将下压力从 55% 提高到 86%。由于符合 AUh 定义，F1 目前不允许解算器的 GPU 加速。这些严格的限制限制了执行的 CFD 模拟的类型。虽然 F1 并未从 GPU 中受益，但这种转变已经影响到赛车、商用汽车和许多其他行业的其他领域。

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文章来源：cadence博客