行業(yè)應(yīng)用方案 | 車燈CFD分析技術(shù)發(fā)展趨勢


在過去三十年間,新材料、新技術(shù)在車燈方面的應(yīng)用向設(shè)計師提出了新的挑戰(zhàn)。高分子材料逐漸取代了玻璃,設(shè)計師可以更多地從美學(xué)和氣動的角度去考量自己的設(shè)計。然而,高分子材料的耐熱性能要遠遠差于玻璃。另外,設(shè)計師還需從成本的角度在眾多的高分子材料中(例如PC、PMMA、PC-HT等)進行合適的選擇。因此,車燈內(nèi)部的溫度成為選擇材料、降低成本的一個重要的依據(jù)。


高分子材料在讓造型工程師“放飛”的同時也帶來另外一個問題,人們可以輕易地看穿燈體內(nèi)部(相比于玻璃),因此,用戶對結(jié)霧的抱怨也比以往更多了。雪上加霜的是,LED光源在車燈中開始大行其道。相比于傳統(tǒng)的鹵素?zé)簦琇ED可以讓設(shè)計師實現(xiàn)很多原先根本不可能的設(shè)計,因此,更受用戶的歡迎;但是,它的一個巨大缺點是,通過配光鏡它僅僅向前輻射出去一小部分熱,多數(shù)的熱是通過熱沉傳導(dǎo)到燈體后部釋放出去的,因此,透鏡處的結(jié)霧狀況反而更加糟糕了。公開數(shù)據(jù)顯示,在LED車燈中,35%的用戶投訴集中在結(jié)霧問題上。


而仿真很早就被車燈、OEM廠商認(rèn)為是極具價值的車燈設(shè)計方法。一個顯而易見的好處是,仿真相對于試驗可以更快地幫助設(shè)計迭代,因此,在設(shè)計階段可以大幅節(jié)約設(shè)計的時間和成本。仿真的另一個好處是,它可以向用戶揭示為什么會這樣?例如,它可以告訴工程師為什么燈具內(nèi)的溫度偏高,為什么某種設(shè)計會導(dǎo)致車燈更易結(jié)霧。由此帶來仿真的另外一個好處就是工程師可以基于充分的依據(jù)修改并驗證自己的設(shè)計。

 

Ansys車燈CFD解決方案


盡管CFD仿真在車燈設(shè)計領(lǐng)域中起著非常重要的作用,但由于模型復(fù)雜,計算量大,仿真在實際應(yīng)用中還是受到了一定限制。Ansys結(jié)合具體的應(yīng)用場景,優(yōu)化了從模型處理到求解的一系列仿真過程和方法,可以使用戶在更快的仿真速度下獲得更高的仿真精度。

 

車燈熱仿真

  • 車燈熱仿真

  • LED車燈熱仿真

  • 熱點/聚焦分析

  • PCB熱分析

結(jié)霧/除霧仿真

  • 車燈結(jié)霧/除霧過程仿真

  • 快速評估車燈結(jié)霧/除霧的方法

 

仿真中特殊問題

  • 使用Fluent Meshing壓縮網(wǎng)格數(shù)量

  • Wrapper快速網(wǎng)格方法

 

快速、準(zhǔn)確的車燈CFD方案


由于高分子材料的耐熱性能較差,所以,工程師總是希望仿真可以獲得更加準(zhǔn)確的結(jié)果。傳統(tǒng)上,DO模型可以提供一種較快的解決方法。對于一些對結(jié)果準(zhǔn)確度要求很高的場景,例如熱點的預(yù)測/聚焦分析,F(xiàn)luent還提供了更為準(zhǔn)確的蒙特卡洛模型。針對LED光源,用戶還可以定義輻射的極坐標(biāo)分布,進一步提高仿真與現(xiàn)實的吻合程度。


相對于熱計算,除霧計算目前應(yīng)用較少。一個重要的原因是運算量的問題,很多中小規(guī)模的燈廠無法通過購置大規(guī)模的硬件平臺來提高仿真的速度,而很多軟件除霧計算動輒需要數(shù)周以上。Ansys的仿真方案可以使用普通32核的機器在2-3天左右的時間內(nèi)針對復(fù)雜大燈完成詳細的結(jié)霧/除霧計算。


精確的方案可以使用戶基于成本、造型等角度的選擇更加合適的材料和設(shè)計方案,而快速的仿真過程還可加速整個設(shè)計的迭代過程,為制作商增加寶貴的時間優(yōu)勢。

 

典型應(yīng)用案例


行業(yè)應(yīng)用方案 | 車燈CFD分析技術(shù)發(fā)展趨勢的圖1

車燈熱仿真

行業(yè)應(yīng)用方案 | 車燈CFD分析技術(shù)發(fā)展趨勢的圖2

LED車燈熱仿真

行業(yè)應(yīng)用方案 | 車燈CFD分析技術(shù)發(fā)展趨勢的圖3

聚焦分析

行業(yè)應(yīng)用方案 | 車燈CFD分析技術(shù)發(fā)展趨勢的圖4

PCB熱分析

行業(yè)應(yīng)用方案 | 車燈CFD分析技術(shù)發(fā)展趨勢的圖5

結(jié)霧/除霧仿真

行業(yè)應(yīng)用方案 | 車燈CFD分析技術(shù)發(fā)展趨勢的圖6

結(jié)霧/除霧快速評估

行業(yè)應(yīng)用方案 | 車燈CFD分析技術(shù)發(fā)展趨勢的圖7

網(wǎng)格優(yōu)化

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Wrapper快速網(wǎng)格處理


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