海克斯康工業(yè)軟件旗下的Cradle CFD軟件能提供實(shí)用的、先進(jìn)的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)仿真和可視化解決方案。它具有卓越的處理速度、精細(xì)的技術(shù)和高用戶滿意度，已被用于汽車、航空航天、電子、建筑、風(fēng)扇、機(jī)械和海洋開發(fā)等領(lǐng)域，以解決熱和流體問(wèn)題。除此之外，Cradle CFD整合了多物理場(chǎng)協(xié)同仿真和單向聯(lián)合仿真功能，以實(shí)現(xiàn)與結(jié)構(gòu)、聲學(xué)、電磁、機(jī)械、一維、優(yōu)化、熱環(huán)境、3D CAD和其他分析工具的耦合，從而使用戶能夠有效地解決跨多個(gè)學(xué)科的工程問(wèn)題。Cradle CFD強(qiáng)大的后處理功能，可以生成視覺上逼真的仿真圖形，輕松表達(dá)仿真數(shù)據(jù)結(jié)果，為用戶實(shí)現(xiàn)高級(jí)仿真處理并提供更好的設(shè)計(jì)建議。

新能源汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是指利用電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能來(lái)驅(qū)動(dòng)車輛運(yùn)行的系統(tǒng)，是新能源汽車的核心部件。該系統(tǒng)的散熱對(duì)整車安全和高效運(yùn)行有重要影響。數(shù)值模擬仿真技術(shù)將計(jì)算機(jī)虛擬計(jì)算代替實(shí)物實(shí)驗(yàn)，不僅節(jié)約了實(shí)驗(yàn)室占用，加工物料等成本，還能大大減少參數(shù)采集周期，具有成本低、周期快的特點(diǎn)。

圖2 電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

在對(duì)電驅(qū)動(dòng)設(shè)備的噴油冷卻進(jìn)行模擬仿真的過(guò)程中，數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)計(jì)算機(jī)的“算力”有較高要求，數(shù)值計(jì)算要求CPU并行線程多，內(nèi)存存儲(chǔ)大。惠普Z(yǔ)8 G4 臺(tái)式工作站完全符合使用需求，其搭載了2顆10核心20線程高并行CPU，共計(jì)20核心，40線程，CPU浮點(diǎn)計(jì)算速度為2.4GHz，同時(shí)擁有4塊32GB，共計(jì)128GB的高速存儲(chǔ)內(nèi)存，高配置專為企業(yè)級(jí)數(shù)值計(jì)算而生。

圖3 惠普Z(yǔ)8 G4臺(tái)式工作站

模擬過(guò)程采用14核心并行劃分網(wǎng)格，網(wǎng)格類型為非結(jié)構(gòu)化全六面體，網(wǎng)格數(shù)量有3180萬(wàn)，網(wǎng)格劃分時(shí)間為3759秒。“網(wǎng)格”是將連續(xù)的體切割成離散塊的過(guò)程，離散塊（網(wǎng)格）越多，計(jì)算機(jī)中的虛擬替代物與現(xiàn)實(shí)中的實(shí)物越接近。圖4為實(shí)物與虛擬離散塊的關(guān)系示意圖。

圖5和圖6為電驅(qū)動(dòng)模塊的虛擬離散塊（網(wǎng)格）分布。雖然網(wǎng)格（離散塊）數(shù)量多精度高，但是需要針對(duì)每個(gè)網(wǎng)格構(gòu)建力學(xué)平衡方程，大量的力學(xué)平衡方程需要CPU并行處理。CPU的并行就像工廠的流水線，網(wǎng)格就像被分揀的包裹，流水線越多，同一時(shí)間內(nèi)能夠分揀的包裹越多。內(nèi)存就像包裹分發(fā)之前的倉(cāng)庫(kù)空間，處理的包裹數(shù)量越多，所需的倉(cāng)儲(chǔ)空間越大，即網(wǎng)格越多，所需內(nèi)存越大。惠普Z(yǔ)8 G4工作站搭配了2塊Intel Xeon 4210R 2.4GHz 10核處理器，128GB DDR4 2933 ECC內(nèi)存，不僅擁有大量的并行CPU，而且擁有巨大的內(nèi)存空間，保證了數(shù)值計(jì)算快速、高效的進(jìn)行。

圖5模型全局網(wǎng)格（模糊處理)

網(wǎng)格數(shù)量足夠大，10cores計(jì)算時(shí)每核心能夠分配300萬(wàn)網(wǎng)格左右，20cores計(jì)算時(shí)能夠分配150萬(wàn)網(wǎng)格，保證每個(gè)core都能獲得足夠多的網(wǎng)格數(shù)量。在該網(wǎng)格數(shù)量下，計(jì)算時(shí)間大大縮短，cores使用數(shù)量翻倍，計(jì)算時(shí)間縮小一半，惠普Z(yǔ)8 G4工作站性能表現(xiàn)穩(wěn)定。

圖7為噴油冷卻內(nèi)部表面的換熱系數(shù)分布，可以看出，在噴嘴附近，噴射效果明顯，對(duì)流換熱系數(shù)大大增強(qiáng)。測(cè)試機(jī)器惠普Z(yǔ)8 G4工作站配備了2塊NVIDIA RTX 3080顯卡，全新的渲染方法將光柵化和可編程著色技術(shù)與光線追蹤和AI融合在一起，使顯示畫面更加精美、逼真，近乎電影級(jí)驚艷。通過(guò)英偉達(dá)板，使Cradle CFD的炫酷后處理得到了最大限度的發(fā)揮。

圖7 電驅(qū)動(dòng)內(nèi)部表面對(duì)流換熱系數(shù)分布（模糊處理）

電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的零件眾多，系統(tǒng)復(fù)雜，對(duì)顯示，計(jì)算，存儲(chǔ)等性能要求都較高，可以說(shuō)是對(duì)系統(tǒng)綜合性能的極大考驗(yàn)，惠普Z(yǔ)8 G4臺(tái)式工作站搭載專業(yè)NVIDIA顯卡，保證了Cradle CFD在圖像移動(dòng)，旋轉(zhuǎn)，縮放以及動(dòng)態(tài)渲染過(guò)程中都較為流場(chǎng)。惠普Z(yǔ)8 G4臺(tái)式工作站的高性能算力保證了在進(jìn)行CPU計(jì)算時(shí)計(jì)算流暢，大大縮短了項(xiàng)目實(shí)施時(shí)間。128GB的超大內(nèi)容保證了數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，完全能夠勝任千萬(wàn)級(jí)別網(wǎng)格的數(shù)值模擬項(xiàng)目。除此之外，免工具機(jī)箱可快速、輕松訪問(wèn)機(jī)箱內(nèi)部，以進(jìn)行升級(jí)和維護(hù)；內(nèi)置把手，能夠輕松搬運(yùn)，創(chuàng)新型低噪音設(shè)計(jì)支持 “ 冷、靜 ” 運(yùn)行，以提高工作效率。整體來(lái)講，惠普Z(yǔ)8 G4臺(tái)式工作站作為系統(tǒng)級(jí)別的模擬仿真平臺(tái)具有十足的性價(jià)比。