行業應用方案 | 車燈CFD分析技術發展趨勢
在過去三十年間,新材料、新技術在車燈方面的應用向設計師提出了新的挑戰。高分子材料逐漸取代了玻璃,設計師可以更多地從美學和氣動的角度去考量自己的設計。然而,高分子材料的耐熱性能要遠遠差于玻璃。另外,設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,車燈內部的溫度成為選擇材料、降低成本的一個重要的依據。
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部(相比于玻璃),因此,用戶對結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。相比于傳統的鹵素燈,LED可以讓設計師實現很多原先根本不可能的設計,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,多數的熱是通過熱沉傳導到燈體后部釋放出去的,因此,透鏡處的結霧狀況反而更加糟糕了。公開數據顯示,在LED車燈中,35%的用戶投訴集中在結霧問題上。
而仿真很早就被車燈、OEM廠商認為是極具價值的車燈設計方法。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計迭代,因此,在設計階段可以大幅節約設計的時間和成本。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的溫度偏高,為什么某種設計會導致車燈更易結霧。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修改并驗證自己的設計。
Ansys車燈CFD解決方案
盡管CFD仿真在車燈設計領域中起著非常重要的作用,但由于模型復雜,計算量大,仿真在實際應用中還是受到了一定限制。Ansys結合具體的應用場景,優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。
一、車燈熱仿真
車燈熱仿真
LED車燈熱仿真
熱點/聚焦分析
二、結霧/除霧仿真
車燈結霧/除霧過程仿真
快速評估車燈結霧/除霧的方法
三、仿真中特殊問題
使用Fluent Meshing壓縮網格數量
Wrapper快速網格方法
快速、準確的車燈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確的結果。傳統上,DO模型可以提供一種較快的解決方法。對于一些對結果準確度要求很高的場景,例如熱點的預測/聚焦分析,Fluent還提供了更為準確的蒙特卡洛模型。針對LED光源,用戶還可以定義輻射的極坐標分布,進一步提高仿真與現實的吻合程度。
相對于熱計算,除霧計算目前應用較少。一個重要的原因是運算量的問題,很多中小規模的燈廠無法通過購置大規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天左右的時間內針對復雜大燈完成詳細的結霧/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計方案,而快速的仿真過程還可加速整個設計的迭代過程,為制作商增加寶貴的時間優勢。
典型應用案例
車燈熱仿真
LED車燈熱仿真
聚焦分析
PCB熱分析
結霧/除霧仿真
結霧/除霧快速評估
網格優化
Wrapper快速網格處理
來源于:Ansys
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