介紹

內燃機車輛 (ICEV) 熱管理的重點領域是引擎蓋/車身底部、HVAC 和駕駛室舒適度。熱浸泡、分區冷卻和自動氣候控制技術等熱管理策略旨在平衡乘客舒適度、安全性（在制動方面，以確保穩定的摩擦以實現平穩停止）、臨界峰值溫度（例如可靠性和耐用性）、和油耗。

在設計 ICEV 熱管理系統時，需要考慮來自發動機、排氣系統、散熱器和冷凝器的熱量，以及與之相連的風扇，以及周圍的地形和天氣。使用 Cadence 的 Fidelity CFD 軟件進行的耦合共軛熱傳遞 (CHT) 仿真使用計算流體動力學技術來準確預測固體和流體域之間的熱傳遞，從而實現整車的高級熱管理。

ICEV熱管理的挑戰

熱交換器 (HE) 是車輛熱管理的核心，是一個由散熱器、機油冷卻器、燃油冷卻器、蒸發器、增壓冷卻器等組成的復雜系統。典型的內燃 (IC) 發動機至少由兩個或多個部件組成更多高等教育；因此，通過減小 HE 的尺寸，重量會大大減輕，從而有助于改善空氣動力學和燃油經濟性。緊湊型 HE 模型可以更快地響應不斷變化的操作條件，從而減少流體庫存費用，同時減少對環境的影響。

圖 1。ICEV 散熱器前的反向旋轉風扇。

環境空氣、冷卻劑、燃料、機油、制冷劑等傳熱流體用于車輛熱管理系統，并表現出相對較低的導熱性。因此，優化 ICEV 熱部件以用于發動機冷卻和改進 HVAC 系統性能的 CHT 模型非常重要。

在車輛停止運行（也稱為關閉和浸泡）后管理熱瞬變是汽車行業設計階段的關鍵問題之一，因為升高的溫度會導致引擎蓋下損壞或零件過早失效。

Fidelity CFD 的用戶利益

Fidelity CFD 提供高級幾何修復、網格劃分和比例解析模擬，以滿足客戶對單一界面上的創新 CFD 解決方案的要求，從而節省在平臺之間切換所花費的時間。

使用Fidelity CFD 中的AutoSeal 技術可以自動密封車輛計算機輔助設計 (CAD) 幾何結構中的縫隙和孔洞，將預處理時間從幾天縮短到幾小時；提供一個可以進行嚙合的防水體。Fidelity CFD 包括用于共軛傳熱模型的自動網格生成技術，該模型主要針對固體和流體域使用非結構化全六面體或六面體主網格。此外，Fidelity CFD 具有適用于通用模型的符合行業標準的可重復模板。

圖 2. 本田 CRV 車型的半身網格（左），排氣歧管內部空氣和外部空氣的網格化發動機缸體剖切部分，其中網格完全共形，包括流體域和固體域之間的連接（正確的）。

通過運行瞬態和穩態仿真（包括使用 Omnis 的熱部件的輻射），輕松識別引擎蓋下或車身底部系統中的熱點，預測外部空氣動力學性能并捕捉諸如熄火和浸泡以及爬坡等真實場景。

                                                   

圖 3. 發動機表面溫度（左）、排氣系統靜態溫度和車身底部流場（右）。

結論

完全耦合的 CHT 仿真為車輛的空氣動力學和熱性能提供了更真實的結果。從計算輻射分量到捕獲固體和流體域熱傳遞中涉及的物理現象，Fidelity CFD 只需最少的用戶干預即可完成這一切。隨著汽車行業設計周期的縮短，像 Fidelity CFD 這樣的多方面仿真平臺面臨著在更短的時間內預測車輛熱行為的挑戰。

文章來源：cadence博客