基于CFD軟件的油冷電機(jī)熱管理

引言

本文為2021825日西莫電機(jī)論壇第46期在線研討會(huì)精華整理版。
主講老師 顧俊(蘇州舜云工程軟件有限公司仿真技術(shù)經(jīng)理,曾從事前艙熱管理仿真相關(guān)工作、動(dòng)力系統(tǒng)CFD仿真及熱管理相關(guān)工作,負(fù)責(zé)舜云科技動(dòng)力系統(tǒng)模塊的解決方案研發(fā)及推廣工作,完成汽車行業(yè)多個(gè)頭部企業(yè)的飛濺潤(rùn)滑及熱管理分析技術(shù)移交工作;7年汽車工程領(lǐng)域仿真與設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn))
主要內(nèi)容

1.油冷電機(jī)冷卻結(jié)構(gòu)的多樣性

2.不同CFD熱管理方法的對(duì)比分析

3.基于舜云仿真軟件的油冷熱管理

4.熱管理技術(shù)的難點(diǎn)


下面開(kāi)始進(jìn)入研討會(huì)正文:

油冷電機(jī)冷卻結(jié)構(gòu)的多樣性

基于CFD軟件的油冷電機(jī)熱管理的圖1

在以前風(fēng)冷電機(jī)的那個(gè)時(shí)代,我們可能并不需要太過(guò)于關(guān)注他內(nèi)部的一些發(fā)熱問(wèn)題,這是很典型的一款西門(mén)子風(fēng)冷電機(jī),右邊這個(gè)圖片是風(fēng)冷電機(jī)的一些散熱手法,他的軸上會(huì)帶一些擋板讓內(nèi)部的風(fēng)能夠高速的流動(dòng)起來(lái),然后外殼這一塊也會(huì)有一些加強(qiáng)筋或者說(shuō)一些散熱筋能帶走更多的熱量,這大概已經(jīng)是很早以前的那種電機(jī)設(shè)計(jì)。現(xiàn)在這個(gè)階段的話,用水冷電機(jī)就是新能源汽車應(yīng)用還是比較多的,大部分路上跑的一些新能源汽車更多的還是用水冷電機(jī)的,油冷電機(jī)的話只不過(guò)是這兩年才開(kāi)始火熱起來(lái),實(shí)際上在路上跑的可能還并不怎么多。水冷電機(jī)的話有一個(gè)特點(diǎn),它的冷卻型式非常非常單一,并且當(dāng)初我們?cè)谧鏊潆姍C(jī)的相關(guān)設(shè)計(jì)時(shí),它的NVH 可能并不是那么的完善,所以它一般都會(huì)在表面包一層那個(gè)消音棉,就肯定會(huì)有類似的一些那種消音阻斷的一些結(jié)構(gòu),然后導(dǎo)致它整體的一個(gè)散熱是非常依賴水套的。那當(dāng)初的話就是水套這一塊的散熱問(wèn)題,對(duì)于主機(jī)廠怎樣去安排這么大的一個(gè)散熱需求,在前艙這一塊里面要合理的分配給他,而且要時(shí)時(shí)保證它能夠有足夠的散熱,這其實(shí)是一個(gè)比較頭疼的問(wèn)題。

現(xiàn)在基本上大部分廠家都已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入油冷電機(jī)的一個(gè)時(shí)代,油冷電機(jī)的話,大家可以看到我這邊的那個(gè)圖片也是最多的。油冷電機(jī)有比較多的一個(gè)冷卻形式,它分兩種,轉(zhuǎn)子和定子,它們分別有不同的形式,這邊簡(jiǎn)單的展示了幾種,第一種的話就是定子有槽的,然后這種槽就相當(dāng)于定子硅鋼片就已經(jīng)幫你開(kāi)好了那些溝槽,然后你的油能夠通過(guò)這些溝槽流到分油環(huán)上,然后再噴到繞組上,這種形式的話其實(shí)是在早期比較多一點(diǎn),現(xiàn)在基本上不怎么看得到,當(dāng)然閑雜也有。另外一種就是硅鋼片上的槽不是開(kāi)在最外面邊緣上,它開(kāi)在硅鋼片的邊緣里面一點(diǎn)點(diǎn),像這種冷卻方式的話,有一個(gè)非常大的優(yōu)點(diǎn),就是它的油路分配非常固定,就是油一定是會(huì)沿著這個(gè)地方去走的,但它也有一個(gè)很大的問(wèn)題,就是油到底能不能充滿,其實(shí)我想大家如果說(shuō)做油冷電機(jī)這一塊做比較多,都應(yīng)該看到過(guò)類似的一些問(wèn)題。

我們現(xiàn)在看到這個(gè)油冷電機(jī)它的結(jié)果其實(shí)是非常好的,幾乎是能夠保證每一個(gè)地方都很均勻的,這是一個(gè)很好的設(shè)計(jì),其實(shí)大部分情況的話,有可能這邊有一些油,下面有一些油,剩下就沒(méi)有了,那這個(gè)會(huì)體現(xiàn)在就有一塊區(qū)域特別的熱。然后還有一些其他的定子冷卻方式,像那個(gè)雙電機(jī)的一個(gè)淋油,然后我這邊展示的是一個(gè)不太成功的設(shè)計(jì),可以看到右邊的發(fā)電機(jī)它的淋油很多,上面驅(qū)動(dòng)電機(jī)反而很少,然后像這種方式的話,就普遍存在一些混動(dòng)系統(tǒng)內(nèi),其實(shí)我們是建議兩個(gè)電機(jī)的高度差盡可能控制小一點(diǎn),這樣能夠保證管路這一塊的設(shè)計(jì)有足夠的空間。這是定子這一塊。

可能現(xiàn)在就是還沒(méi)有怎么暴露出來(lái)的一個(gè)比較大的問(wèn)題。就是轉(zhuǎn)子的一個(gè)甩油,我們很早以前是不是都用這種轉(zhuǎn)軸甩油的形式,轉(zhuǎn)軸甩油的一個(gè)形式的話不會(huì)有什么太大的問(wèn)題,它的甩油的損耗也都非常小,都是百瓦以內(nèi)的,但是隨著我們對(duì)能量密度要求的不斷升高,轉(zhuǎn)子的散熱問(wèn)題也開(kāi)始暴露出來(lái)了,怎么樣讓磁鋼這一塊的散熱更加的快速,能夠讓整個(gè)電機(jī)進(jìn)入到更高的一個(gè)轉(zhuǎn)速狀態(tài),就必須要想辦法讓油路開(kāi)到離磁鋼更近的一些地方。那就是兩種方法,一種是直接把油通到磁鋼的附近,這種方法的話非常好,但問(wèn)題很大就是甩油的損耗非常的大,像,轉(zhuǎn)軸甩油的方式一般也就是30瓦左右,這種轉(zhuǎn)子刷油的話可能會(huì)達(dá)到四五百瓦這樣的一個(gè)狀態(tài)。然后我們就會(huì)另辟蹊徑去做一些其他的結(jié)構(gòu),比如說(shuō)端蓋甩油,端蓋甩油有一個(gè)好處,能夠?qū)@組有一個(gè)更好的噴淋,但其實(shí)對(duì)轉(zhuǎn)子自身的冷卻的話,是不會(huì)有太大的效果的,你可以想象一下就一個(gè)發(fā)熱體的左右兩端稍微冷一點(diǎn),但中間的發(fā)熱量反而是更大的,兩端溫度低它發(fā)熱量本來(lái)就少,那他們帶走熱量其實(shí)也很少。

2 不同CFD熱管理方法的對(duì)比分析

基于CFD軟件的油冷電機(jī)熱管理的圖2

這是來(lái)自于網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)圖片,motorcad其實(shí)有很多的優(yōu)點(diǎn),他能夠算電磁,也能夠順帶著把熱也計(jì)算了,但是這是一個(gè)定制化的模板,沒(méi)有辦法在某一個(gè)你想要的地方加一些額外的節(jié)點(diǎn),那這個(gè)就會(huì)造成溫度的計(jì)算不準(zhǔn)確,可能預(yù)測(cè)不到一些非常高溫的地方。

基于CFD軟件的油冷電機(jī)熱管理的圖3

三維方式這一塊有很多的軟件,這類軟件的優(yōu)點(diǎn)相較于一維的這種分析而言的話,它的可視化程度會(huì)非常的高。更加的可靠,更加的能夠提供細(xì)節(jié)化的一些數(shù)據(jù),能出兩三百頁(yè)的報(bào)告,能提供每一個(gè)點(diǎn)的溫度,但在瞬態(tài)計(jì)算時(shí)可能需要花費(fèi)非常大的時(shí)間,像這種三維方式的話,一般適合于求解穩(wěn)態(tài)。

基于CFD軟件的油冷電機(jī)熱管理的圖4

這是一種一維加三維的一個(gè)方式,就是我們的一個(gè)軟件體系方式,我們的方法非常簡(jiǎn)單,怎么樣去實(shí)現(xiàn)在項(xiàng)目的可控周期內(nèi)的一個(gè)熱分析呢。那第一步就是把熱和流體拆開(kāi)來(lái)計(jì)算,再進(jìn)一步的話還可以拆的更細(xì),比如說(shuō)轉(zhuǎn)子甩油單獨(dú)算,然后定子的噴淋單獨(dú)算,像這樣單獨(dú)算了以后,就能得到非常多的一些流體結(jié)果,當(dāng)然大家可能會(huì)考慮到轉(zhuǎn)子甩油和定子繞組的噴淋疊加在一起后是不是會(huì)有一些奇怪的現(xiàn)象,或者說(shuō)一些更加特別的散熱形式出現(xiàn),這其實(shí)就是一種CFD里面的類似于那個(gè)極限的一種方式,就是能夠保證定轉(zhuǎn)子這塊良好的話,基本上他們拼在一起是不會(huì)有什么太多的問(wèn)題,當(dāng)然這并不是告訴大家這塊可以不用算,這塊還是有必要去算一下。在我們的這個(gè)軟件里面我們一般會(huì)先去求解淋油,然后再去通過(guò)電機(jī)淋油得到的一些HTC的數(shù)據(jù),去計(jì)算整個(gè)溫度的分布。大家還可以看到在右邊有一個(gè)一維的熱網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算結(jié)果。已經(jīng)在開(kāi)發(fā)專門(mén)針對(duì)油冷電機(jī)的那個(gè)一套模板,在我們的模板里面這些點(diǎn)的數(shù)量是可以改變的,這個(gè)大家可以期待一下。

基于舜云仿真軟件的油冷電機(jī)熱管理解決方案

基于CFD軟件的油冷電機(jī)熱管理的圖5

我們是一家國(guó)產(chǎn)的CAE軟件研發(fā)企業(yè),目前的話一共有三個(gè)模塊,分別是流體模塊,三維熱模塊,還有通用流體仿真軟件。

基于CFD軟件的油冷電機(jī)熱管理的圖6

這是一個(gè)油冷電機(jī)的熱管理流程,要算一個(gè)油冷電機(jī)的熱分布問(wèn)題,首先第一點(diǎn)要知道他到底哪些地方發(fā)熱,那左邊第一塊講的就是發(fā)熱源的問(wèn)題。一個(gè)熱管理?yè)p耗一定要算準(zhǔn),發(fā)熱量、發(fā)熱源一定要算準(zhǔn),如果說(shuō)損耗都沒(méi)有算準(zhǔn)的話,那其實(shí)后面的一些熱邊界計(jì)算是沒(méi)有任何意義的。損耗計(jì)算還是需要更多的經(jīng)驗(yàn)積累。

油冷電機(jī)散熱形式主要是散熱器加油泵這樣的一個(gè)組合,這邊還寫(xiě)了一個(gè)散熱方式不可控的風(fēng)冷散熱方式。油泵和散熱器需要通過(guò)電機(jī)的淋油以及管路帶走的一部分熱量,它就通過(guò)這兩種方式把內(nèi)部熱量帶走。那這個(gè)地方的精確計(jì)算就是舜云的一個(gè)強(qiáng)項(xiàng)。粒子法可以計(jì)算電機(jī)的淋油,shonflow可以計(jì)算管內(nèi)流動(dòng)。如果電機(jī)目前外部包裹消音棉之類的結(jié)構(gòu)的話,就只需要考慮內(nèi)部換熱途徑,但是其實(shí)現(xiàn)在nvh做的都比較好,其實(shí)并不會(huì)去包裹消音棉了,那此時(shí)就需要考慮外部散熱。我們?cè)谧鲈O(shè)計(jì)的過(guò)程中,可能很多的工程師,很多的廠家都僅考慮可控散熱,一般不考慮外部散熱,但其實(shí)外部散熱也能夠帶走20%左右的熱量。這部分散熱為什么我們平時(shí)不考慮,原有非常多,主機(jī)廠很難提供前艙這一塊的外流場(chǎng)的邊界條件,也很難提供前艙的模型,所以我們就只要能夠保證在這些散熱的情況下,也能保證油溫的平衡,沒(méi)有超過(guò)溫度,那我們就認(rèn)為這個(gè)是OK的,這也是為什么實(shí)測(cè)的很多油冷電機(jī)潤(rùn)滑油的溫度低于計(jì)算值的一個(gè)原因。

基于CFD軟件的油冷電機(jī)熱管理的圖7

基于CFD軟件的油冷電機(jī)熱管理的圖8

電磁設(shè)計(jì)軟件具有足夠的計(jì)算精度和準(zhǔn)確性,可以精確計(jì)算損耗數(shù)值和分布。但損耗的計(jì)算準(zhǔn)確性強(qiáng)烈依賴于硅鋼片和永磁體材料屬性的建模精度。繞組銅耗的計(jì)算結(jié)果相對(duì)準(zhǔn)確,但永磁體損耗和硅鋼片的渦流和磁滯損耗準(zhǔn)確性需要準(zhǔn)確的材料屬性建模。當(dāng)難以獲取材料損耗相關(guān)屬性時(shí),需要根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果修正損耗仿真數(shù)據(jù)。

基于CFD軟件的油冷電機(jī)熱管理的圖9

軸承損耗計(jì)算較為保守,計(jì)算會(huì)比實(shí)測(cè)大,保證軸承運(yùn)行過(guò)程中壽命有足夠的保障。

基于CFD軟件的油冷電機(jī)熱管理的圖10

shonDy基于半隱式移動(dòng)粒子法,能夠提供精確的軸承流體損耗計(jì)算。通過(guò)shonDy可以得到軸承在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中的發(fā)熱峰值數(shù)據(jù),用于后續(xù)熱分析。但這個(gè)也是有安全系數(shù)的。機(jī)械損耗和流體損耗都取了安全系數(shù),那仿真時(shí)軸承溫度會(huì)偏高。

基于CFD軟件的油冷電機(jī)熱管理的圖11

這是剛剛講的流程。先拿到電磁方案然后算出電磁這一塊的損耗,然后拿到轉(zhuǎn)子的一些結(jié)構(gòu)算出轉(zhuǎn)子的甩油損耗,然后拿到軸承的模型,用經(jīng)驗(yàn)公式算出機(jī)械損耗,用shonDy算出流體損耗。那還有就是殼體結(jié)構(gòu)這一塊能夠得到外部換熱能力,就是剛剛講的不可控散熱,然后拿到轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)以后電機(jī)的結(jié)構(gòu)基本就完整了,可以去算內(nèi)部換熱。散熱器的一些參數(shù)拿到以后,就可以去算散熱器換熱能力。當(dāng)所有東西都有了以后,就能夠算整個(gè)熱管理這一塊的分析。熱管理分析這一塊能輸出的東西也是比較少的,無(wú)非就是溫度熱阻,潤(rùn)滑油的溫度,換熱器溫度等的一些信息,都是非常簡(jiǎn)單的輸出的一些數(shù)據(jù)。

基于CFD軟件的油冷電機(jī)熱管理的圖12

基于CFD軟件的油冷電機(jī)熱管理的圖13

通過(guò)shonDy的計(jì)算可以得到的熱邊界:1.電機(jī)殼體內(nèi)部的對(duì)流換熱系數(shù)分布

通過(guò)shonFlow的計(jì)算可以得到的熱邊界:1.電機(jī)殼體供油管路內(nèi)的對(duì)流換熱系數(shù)分布

通過(guò)shonDy的計(jì)算得到的其他結(jié)果:1.潤(rùn)滑油分布情況2.軸承供油量曲線,用于評(píng)估軸承潤(rùn)滑情況3.攪油損失曲線

基于CFD軟件的油冷電機(jī)熱管理的圖14

基于CFD軟件的油冷電機(jī)熱管理的圖15

可控散熱優(yōu)化在油冷電機(jī)散熱里面的重要性是非常高的。電機(jī)溫度到底合不合理,是溫度高了還是低了完全取決于這一塊。在我們的軟件體系里面,實(shí)際上這些非常簡(jiǎn)單,只要知道了散熱器的散熱能力,那我們就可以求解出第三個(gè)點(diǎn),就是那個(gè)油冷器出口這個(gè)點(diǎn)的溫度。右下角是可輸入的參數(shù),以前我們做油冷器的選型時(shí),會(huì)通過(guò)一些實(shí)驗(yàn)的手段,這相當(dāng)于把實(shí)驗(yàn)手段這一塊的相關(guān)參數(shù)都幫你還原進(jìn)來(lái)了,只要你去往這個(gè)方向做的話,有足夠的精力,可通過(guò)軟件的手段直接計(jì)算出來(lái),到底應(yīng)該是選多大的,那這樣的話就可以省去試驗(yàn)環(huán)節(jié)了,當(dāng)然試驗(yàn)這塊也還是要做的。

基于CFD軟件的油冷電機(jī)熱管理的圖16

基于CFD軟件的油冷電機(jī)熱管理的圖17

做完上述工作以后我們就可以進(jìn)入整機(jī)溫度場(chǎng)的計(jì)算,計(jì)算出來(lái)的結(jié)果其實(shí)就是這樣,非常簡(jiǎn)單。計(jì)算的結(jié)果就是使每個(gè)部件或者說(shuō)指定一些點(diǎn),隨時(shí)間的變化,這是一個(gè)瞬態(tài)的分析,shonTA也能夠進(jìn)行一些穩(wěn)態(tài)的分析。那這一塊分析的話,其實(shí)算出來(lái)的結(jié)果其實(shí)就沒(méi)有必要再去詳解了,實(shí)測(cè)出來(lái)是多少度,我們?nèi)?duì)一下,如果OK的話,那我們就可以通過(guò)仿真里面的結(jié)果去評(píng)估一下哪些地方需要降溫,哪些地方散熱過(guò)多需要削減一些散熱油路,那這些可以直接通過(guò)溫度場(chǎng)去評(píng)估出來(lái),不需要額外的去做一些其他的工作。到此為止CFD分析其實(shí)就已經(jīng)結(jié)束了。

基于CFD軟件的油冷電機(jī)熱管理的圖18

然后在接下來(lái)的話,其實(shí)還有一些工作要做的,就是不可控散熱的這一塊,針對(duì)CFD工程師而言,或者說(shuō)針對(duì)CFD部門(mén)以及針對(duì)于油冷電機(jī)熱管理仿真這一塊的工作而言的話,不可控散熱和系統(tǒng)熱仿真其實(shí)是一個(gè)可選項(xiàng),我們一般做到系統(tǒng)的熱分析,知道這個(gè)油冷電機(jī)在熱交換器散熱的作用下,它的一個(gè)溫度算出來(lái)以后,其實(shí)從CFD分析的角度而言,這塊的工作基本已經(jīng)完成,因?yàn)槲乙呀?jīng)算了一個(gè)最大值,我在最大值的一個(gè)溫度都是滿足要求的,那后續(xù)的一些分析其實(shí)就是錦上添花的,那不可控散熱這一塊就是一個(gè)錦上添花的工作。

基于CFD軟件的油冷電機(jī)熱管理的圖19

我們可以想象一下,一個(gè)油冷電機(jī)在前艙里面,它可能有一些風(fēng)面,他也可能有一些無(wú)風(fēng)的面,大家可以想象一下,如果說(shuō)有一個(gè)油冷電機(jī)他四方形的,然后左邊是冷端,右面是熱端,熱端有很大的一個(gè)散熱,冷端沒(méi)有風(fēng)沒(méi)有散熱,那是不是油冷電機(jī)的溫度均勻性會(huì)變好;反之冷端風(fēng)很大,熱端沒(méi)有風(fēng),那這個(gè)時(shí)候油冷電機(jī)就會(huì)因?yàn)檫@種不可控的一些外流場(chǎng),他的溫差會(huì)變得更加的惡劣,那這種情況的話其實(shí)很麻煩,我們以前在一些混動(dòng)項(xiàng)目上的話,遇到過(guò)這個(gè)問(wèn)題,不是油冷電機(jī)碰到的問(wèn)題,而是整個(gè)系統(tǒng)它底部的溫度和頂部的溫度溫差,已經(jīng)非常非常夸張。這種其實(shí)就是不可控外流場(chǎng)引起的,也是我們沒(méi)有辦法計(jì)算的痛點(diǎn)。

基于CFD軟件的油冷電機(jī)熱管理的圖20

完成了以下的所有工作以后,就可以做系統(tǒng)級(jí)的熱管理。系統(tǒng)的熱管理分析并不是說(shuō)去算一個(gè)溫度場(chǎng),去算一個(gè)散熱能力,而是通過(guò)一些參數(shù)的調(diào)配,比如說(shuō)改某一個(gè)部位的對(duì)流換熱系數(shù),看是不是能夠得到一個(gè)更加好的溫度分布,像這種工作其實(shí)就是熱管理要做的一些事。這塊其實(shí)可以做比較多的一些工作,比如說(shuō)結(jié)合實(shí)驗(yàn)可以去做一些類似于數(shù)字孿生相關(guān)的一些工作,寫(xiě)一下簡(jiǎn)單的算法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)優(yōu)化;結(jié)合控制策略減少整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)的熱沖擊,通過(guò)調(diào)配不可控這一塊的一些結(jié)構(gòu),來(lái)實(shí)現(xiàn)整機(jī)的溫度分布均勻,像這些工作的話,就是系統(tǒng)熱管理要做的一些事情,非常后端的一個(gè)階段。

熱管理技術(shù)難點(diǎn)

基于CFD軟件的油冷電機(jī)熱管理的圖21

講了很多解決方法,也講了很多關(guān)于我們軟件的關(guān)于其他軟件的目前解決問(wèn)題的一些方式一些方法。其實(shí)所有的方法,包括我們公司的方法大家都有自己的痛點(diǎn),那今天的話就講一下我們這個(gè)熱管理的解決方案技術(shù)難點(diǎn)。所有的技術(shù)難點(diǎn)都只是針對(duì)于解決方案的。解決方案內(nèi)可能包含非常多的一些不可控因素,也包含一些其他軟件的一些誤差,比如說(shuō)羅列的這個(gè)精度問(wèn)題。在整個(gè)油冷電機(jī)的仿真過(guò)程中,CFD工程師被詬病的最多的是哪些點(diǎn),“到底準(zhǔn)不準(zhǔn)?”。但在對(duì)標(biāo)之前你是回答不了這個(gè)問(wèn)題的,在熱管理里面其實(shí)也有同樣的問(wèn)題,今天把這塊的一些精度問(wèn)題都非常清晰的剖析在大家面前。為什么熱管理這一塊會(huì)有精度問(wèn)題,就是問(wèn)題有可能達(dá)到那種設(shè)計(jì)工程師難以接受的,原因很簡(jiǎn)單因?yàn)樗械恼`差在疊加到一起以后,它可能會(huì)形成一個(gè)非常大偏差。假設(shè)以最惡劣的偏差范圍用我們這套軟件計(jì)算出來(lái),結(jié)果有上下55%這么夸張。那這種情況下怎么去保證他的精度問(wèn)題呢,這可能就是一個(gè)難點(diǎn)。目前為止我們這一塊的方法是通過(guò)做完第一次熱管理分析以后,讓廠家協(xié)助我們來(lái)完成一次對(duì)標(biāo),通過(guò)這種方式來(lái)解決精度問(wèn)題。在廠家的實(shí)驗(yàn)大綱里面有很多工況,那我們會(huì)額外的要求廠家做三個(gè)到四個(gè)工況去驗(yàn)證這個(gè)熱管理的精確性。驗(yàn)證不同工況下溫度和仿真之間的關(guān)系以后,就可以去修正這個(gè)仿真的精度,其實(shí)這只是解決了一個(gè)表面問(wèn)題,真正想解決精度問(wèn)題,需要從底層開(kāi)始,但底層的話其實(shí)很難解決,有很多歷史遺留問(wèn)題,軟件問(wèn)題,我們一般不建議企業(yè)去深入的研究這一塊。

基于CFD軟件的油冷電機(jī)熱管理的圖22

還有一個(gè)問(wèn)題可能大家會(huì)更加的關(guān)注,就是計(jì)算速度。當(dāng)從水冷電機(jī)進(jìn)化到油冷電機(jī)時(shí),可能設(shè)計(jì)工程師的感受是非常明顯的,以前CFD工程師三四天就能給出電機(jī)的溫度,現(xiàn)在催了一個(gè)月兩個(gè)月都算不出來(lái),這里面的問(wèn)題就是計(jì)算效率的問(wèn)題,計(jì)算效率的根源在于油冷和水冷對(duì)于電機(jī)而言,可能僅僅是兩種不同的冷卻形式,換了一個(gè)介質(zhì)變成一種絕緣油能夠在電機(jī)里面流動(dòng)了;但對(duì)于CFD而言的話,卻有一個(gè)非常大的區(qū)別,從一個(gè)單向管內(nèi)流動(dòng)變成了一個(gè)自由液面帶破碎波的仿真。像這種自由液面而且還帶了那種飛濺帶破碎這樣現(xiàn)象的一些分析的話,首先第一點(diǎn)CFD工程師很了解有限體積法的話肯定知道有限體積法其實(shí)去算這種問(wèn)題是沒(méi)有辦法解決的,因?yàn)閯?dòng)量根本守恒不了;那用一些其他的方法比如說(shuō)格子玻爾茲曼方法或者說(shuō)shonDy這些軟件去計(jì)算的話,同樣也存在一個(gè)問(wèn)題,工況太多了,我就五臺(tái)電腦,每一個(gè)工況可能要三四天,算一輪可能就要一個(gè)月的時(shí)間,大家還是很難接受。

基于CFD軟件的油冷電機(jī)熱管理的圖23

但我們有一些額外的解決方法,首先從軟件自身的角度會(huì)去做一些速率的提升。這個(gè)是基于mpi的速度提升,它能夠讓有超算或者說(shuō)有云平臺(tái)的一些企業(yè)在用我們的軟件計(jì)算時(shí),能夠有一個(gè)非常快的速度。比如如果你們有三個(gè)節(jié)點(diǎn)、四個(gè)節(jié)點(diǎn)這樣的一個(gè)計(jì)算能力能夠給到油冷電機(jī),那一個(gè)油冷電機(jī)的計(jì)算時(shí)間其實(shí)也就是一兩天左右,會(huì)非常的快。像我們之前的客戶,,他們能夠給到40個(gè)節(jié)點(diǎn),那基本上就能保證在兩三天內(nèi)把油冷電機(jī)的分析全都算完,已經(jīng)能夠達(dá)到一個(gè)非常好的速度了。但是有這樣硬件配置的公司不是特別多,所以還是沒(méi)有從根源上解決問(wèn)題。

基于CFD軟件的油冷電機(jī)熱管理的圖24

目前為止的話,其實(shí)我們也并沒(méi)有真正的從根源上解決,但是我們提供一些解決方法,比如說(shuō)可以讓客戶在華為云或者騰訊云阿里云上用我們的軟件,我們也支持類似于像鯤鵬或者ARM架構(gòu)以及企業(yè)私有云的一些定制化版本開(kāi)發(fā)。同時(shí)如果說(shuō)對(duì)軟件控制程度比較高的話,其實(shí)完全可以依托于上海超算北京超算之類一些超算中心,他們能夠提供非常廉價(jià)并且高效的仿真計(jì)算服務(wù),我們同樣也支持這類超算中心的安裝。最后一點(diǎn)是GPU加速,其實(shí)shonDy這款軟件在最早不太希望走上這條路的,因?yàn)橹暗娘@卡比較貴,不過(guò)現(xiàn)在的話顯卡價(jià)格已經(jīng)下來(lái)了,目前的話我們已經(jīng)基本上完成了GPU加速這一塊的支持,相對(duì)于其他的一些軟件而言,就是要求必須有計(jì)算卡或者說(shuō)顯卡必須性能很好,舜云這一塊提供的GPU加速,還是相對(duì)非常親民的,我們主要就是依托于顯卡流處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)加速。然后這一塊也能夠在油冷電機(jī)上提供一定的幫助。

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