MotoGP赛车的气动性能直接影响车辆极速、过弯稳定性以及车手操控体验。不同于具有封闭驾驶舱的车辆，摩托车包含了相当多的外露元素，例如前轮、前叉、整流罩边缘、空冷进气、车手、排气系统以及摇臂等，空气经过这些元素产生大量的分离、再附着以及反向流动等复杂现象。相关资料显示[1]，当车速大于80km/h时, 风阻消耗的能量占整车能耗的80%以上，因此高精度解析复杂的扰流现象对优化MotoGP赛车的气动性能具有重要意义。
相比于RANS方法，LES方法可以精确地描述MotoGP赛车复杂结构引起的流动现象，帮助工程师更好地了解各气动部件的工作情况和流动状态。但受限于传统算法的计算成本，LES工程化应用面临严峻挑战。
DIMAXER软件采用高阶通量重构离散方法，时空解耦一体显式推进、CPU/GPU异构加速，相较于传统CFD软件具有同等仿真精度更低算力成本、同等算力成本更高仿真精度的显著优势。
1. 灵活的网格生成方案
DIMAXER软件支持多种面网格和体网格生成方案，用户可根据需求灵活组合使用，为复杂仿真场景提供了基础。
面网格支持通过重拓扑方式生成，摒弃了传统依赖CAD的方式，从STL文件出发快速生成全四边形网格，高效且精准。
体网格(六面体类型)兼容八叉树网格、结构化网格、非匹配网格等各种重叠网格。此外，体网格生成的核心技术是全自动六面体网格生成器。结合Overset边界层网格交叉算法，轻松实现高质量的全六面体网格划分。
1)多块重叠网格功能
DIMAXER软件多块重叠网格功能允许用户将复杂模型任意拆分为若干子块，基于各个子块生成的近壁面非结构六面体网格可以灵活地组装，解决了复杂几何在近壁面区域网格质量降低的问题。
车身、头盔及轮胎：
使用DIMAXER软件重叠网格方案，近壁面区域使用贴体的非结构六面体单元
：
使用DIMAXER软件动态IBM方案，采用三角形网格(支持面网格穿插)
在非近壁面区域，采用八叉树背景网格与近壁面网格进行重叠，同时支持多种用户定义的加密形式。
2)运动策略：壁面速度+动态IBM
轮辐：采用DynIBM方法
轮胎：采用指定壁面旋转速度
地面：采用指定壁面移动速度
3)流体域Fluid Zone体网格生成
流体域Fluid Zone体单元数量为440万，其中近壁面单元140万，八叉树网格300万，2.8亿求解点。
4)DynIBM网格的生成：
DIMAXER软件DynIBM功能支持求解复杂几何运动及变形问题，适用于大规模多尺度带运动部件复杂问题求解，无前处理及网格生成压力，计算效率高，适用于性能快速评估，动态参数精细仿真，优化设计等。
对骑手及前后轮辐进行IBM网格生成，在流动域相同的网格尺度基础上，增加一层Precise Mesh以提高对壁面的解析能力。
轮辐及骑手合计网格数量为34万，0.2亿固体求解点。
2.计算设置
使用QNS模型，在8张4090显卡上进行K3精度(四阶精度)计算，物理时间观测间隔为0.0005s。
运动方面，地面指定切向运动速度=入口来流速度=60m/s，轮胎胎面指定旋转角速度，轮辋辐板采用DynIBM方式，同时设置其旋转角速度与对应轮胎一致。
3.计算效率
K3精度下，该算例共3亿求解点，物理时间推进1个轴距/自由流速的周期，耗时约22小时。
4. 气动力
统计各部分气动力的贡献量，对于动态IBM与重叠网格相交的位置进行处理，避免壁面力重复积分。
IBM边界(骑手&轮辐)
气动力
车身主体气动力 头盔气动力
前轮气动力 后轮气动力
5. 流场信息
赛车设计中会使用大量的涡流发生装置用于负升力面设计和尾迹控制，精确解析涡的位置及涡系内部的相互作用对于赛车设计至关重要。基于DIMAXER软件高解析度特性，计算结果清晰地捕获了前风挡下缘两个反旋向的涡以及前轮Tirejets的形成过程：
图中标记了前风窗下两个特征涡结构
F1底板前缘的VG设计：
Dimaxer可在更少的网格数量下，精确地trace涡的位置和影响范围
Cp 截面：观测两个结构的影响区域
Q等值面+Cp截面
Q=1e7等值面，速度幅值染色图：
MotoGP流场总压和表面静压分布结果：
MotoGP前轮下游Tirejets沿x轴总压及速度截面扫掠：
MotoGP Y0截面速度场：
参考文献：
[1] 吴正权.浅谈摩托车空气阻力系数C(D)值的简易确定方法[J].摩托车技术，1996(3)：12-14.
MotoGP赛车模型来源：https://grabcad.com/library/le-diamant-noir-1
