汽車CFD性能仿真分析的案例
基于CFD 的新能源汽車冷卻風(fēng)扇氣動(dòng)性能仿真分析
摘要：以某新能源汽車的7葉片的冷卻風(fēng)扇為研究模型，通過STAR CCM+軟件中Realizable k-ε湍流模型對(duì)其進(jìn)行定常三維數(shù)值計(jì)算.首先進(jìn)行了網(wǎng)格數(shù)量的無(wú)關(guān)性驗(yàn)證；然后通過試驗(yàn)驗(yàn)證了數(shù)值計(jì)算模型的準(zhǔn)確性，并對(duì)冷卻風(fēng)扇內(nèi)部流場(chǎng)壓力與速度分布進(jìn)行了分析；最后分析了葉片個(gè)數(shù)參數(shù)對(duì)冷卻風(fēng)扇氣動(dòng)性能的影響.結(jié)果表明：相同轉(zhuǎn)速的工況下，當(dāng)冷卻風(fēng)扇靜壓相同時(shí)，隨著葉片個(gè)數(shù)增多，其產(chǎn)生的流量越大.在冷卻風(fēng)扇的靜壓效率方面，在風(fēng)扇靜壓170-200 Pa左右時(shí)，9葉片風(fēng)扇靜壓效率最高.在其他靜壓區(qū)間，當(dāng)葉片數(shù)為7、8時(shí)，風(fēng)扇靜壓效率要高于9葉片風(fēng)扇.研究可以為新能源汽車冷卻風(fēng)扇氣動(dòng)性能優(yōu)化提供依據(jù).
近些年新能源汽車在中國(guó)發(fā)展迅速，新能源汽車的電子冷卻風(fēng)扇是整車熱管理重要組成部分，電子冷卻風(fēng)扇的設(shè)計(jì)要滿足電驅(qū)系統(tǒng)、電池系統(tǒng)與空調(diào)系統(tǒng)的冷卻需求；同時(shí)，電子冷卻風(fēng)扇也會(huì)對(duì)新能源汽車的NVH性能影響很大.因此，設(shè)計(jì)出冷卻性能好與低噪音的電子冷卻風(fēng)扇是至關(guān)重要的.CFD仿真分析技術(shù)的出現(xiàn)可以縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，同時(shí)降低開發(fā)成本，更可以從機(jī)理上研究冷卻風(fēng)扇的流動(dòng)細(xì)節(jié)，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用到冷卻風(fēng)扇的開發(fā)中.當(dāng)前對(duì)冷卻風(fēng)扇的研究主要集中在輪轂比、葉片個(gè)數(shù)、葉頂間隙、葉片安裝角與葉片形狀等方面對(duì)冷卻風(fēng)扇性能的影響.
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實(shí)驗(yàn)原理
1.1何為CFD：
Computational Fluid Dynamic(CFD)是一門預(yù)測(cè)流體流動(dòng)，傳質(zhì)傳熱，化學(xué)反應(yīng)和其相關(guān)現(xiàn)象的一門科學(xué)，通過計(jì)算質(zhì)量守恒，能量守恒等方程，來(lái)預(yù)測(cè)這些現(xiàn)象。
1.2 CFD工作原理簡(jiǎn)述
Ansys CFD是基于有限體積法求解基本方程：
1. 將計(jì)算域離散成一個(gè)有限的控制體
2. 求解控制體上的質(zhì)量、動(dòng)量和能量等廣義方程（如下面（1）式子）
3. 偏微分方程組離散化為代數(shù)方程組
4. 用數(shù)值求解法求解所有的代數(shù)方程以獲得流場(chǎng)域的解
1.3 汽車空氣動(dòng)力學(xué)原理簡(jiǎn)述：
汽車空氣動(dòng)力特性直接影響汽車的動(dòng)力性能、操 作穩(wěn)定性、燃油經(jīng)濟(jì)性和氣動(dòng)噪聲性能，甚至影響汽車的行駛安全。空氣動(dòng)力學(xué)在科學(xué)的范疇里是一門艱深的度量科學(xué)，一輛汽車在行使時(shí)，會(huì)對(duì)相對(duì)靜止的空氣造成不可避免的沖擊，空氣會(huì)因此向四周流動(dòng)，而躥入車底的氣流便會(huì)被暫時(shí)困于車底的各個(gè)機(jī)械部件之中，空氣會(huì)被行使中的汽車拉動(dòng)，所以當(dāng)一輛汽車飛馳而過之后，地上的紙張和樹葉會(huì)被卷起。此外，車底的氣流會(huì)對(duì)車頭和引擎艙內(nèi)產(chǎn)生一股浮升力，削弱車輪對(duì)地面的下壓力，影響汽車的操控表現(xiàn)。另外，汽車的燃料在燃燒推動(dòng)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)已經(jīng)消耗了一大部分動(dòng)力，而當(dāng)汽車高速行使時(shí)，一部分動(dòng)力也會(huì)被用做克服空氣的阻力。所以，空氣動(dòng)力學(xué)對(duì)于汽車設(shè)計(jì)的意義不僅僅在于改善汽車的操控性，同時(shí)也是降低油耗的一個(gè)竅門。
2.實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1.了解空氣動(dòng)力學(xué)基本理論，將流體力學(xué)所學(xué)的相關(guān)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際中。
展開 基于STAR-CCM+汽車除霜系統(tǒng)CFD仿真分析與優(yōu)化
摘要：汽車空調(diào)除霜性能對(duì)汽車駕駛和交通安全起著重要作用，文章基于STAR-CCM+通過CFD方法對(duì)某重型卡車的空調(diào)除霜性能進(jìn)行分析，找出除霜系統(tǒng)的優(yōu)化方案。通過對(duì)除霜系統(tǒng)出風(fēng)口位置、出風(fēng)口格柵結(jié)構(gòu)、風(fēng)管管道及出風(fēng)格柵方向進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)改進(jìn)，除霜性能在-30°得到改善與提升，最終得到滿足設(shè)計(jì)要求的除霜系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞：STAR-CMM+;除霜系統(tǒng);CFD;風(fēng)量分配;優(yōu)化設(shè)計(jì);
引言
在寒冷天氣下，當(dāng)車內(nèi)空氣和寒冷車窗表面接觸時(shí)，空氣中的水分受溫度降低的影響飽和析出，形成水汽。當(dāng)空氣溫度下降到零度以下時(shí)，水汽就會(huì)在玻璃表面凝華產(chǎn)生冰晶，汽車擋風(fēng)玻璃上冰晶凝結(jié)形成的冰霜會(huì)嚴(yán)重影響駕駛員視野，對(duì)行車安全產(chǎn)生危害，因此如何快速除霜對(duì)行車安全至關(guān)重要。GB11555—2009對(duì)汽車除霜系統(tǒng)性能和試驗(yàn)方法做出了嚴(yán)格的規(guī)定（M1類汽車強(qiáng)制執(zhí)行）。參考此標(biāo)準(zhǔn)，重型卡車一般要求試驗(yàn)開始20 min后，A區(qū)域需完成80%除霜；試驗(yàn)開始35 min后，A區(qū)域需完成100%除霜，B區(qū)域需完成95%的除霜，如圖1所示。
圖1 除霜A、B區(qū)域劃分
基于重卡的傳統(tǒng)除霜系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，待樣車制造完成后，利用試驗(yàn)核查其實(shí)際性能效果，費(fèi)用高，設(shè)計(jì)整改周期長(zhǎng)。本文通過STAR-CMM+軟件以及CFD數(shù)值模擬技術(shù)，在某重型卡車的研發(fā)過程中，對(duì)空調(diào)的除霜性能進(jìn)行前期理論分析，對(duì)除霜風(fēng)道、格柵出口面積及角度等關(guān)鍵部位進(jìn)行分析和優(yōu)化，使整車的除霜性能大幅提升，且優(yōu)化結(jié)果在實(shí)車中得到了有效驗(yàn)證。
1 空調(diào)除霜風(fēng)道CFD仿真分析
1.1 基本理論
在STAR-CCM+中擋風(fēng)玻璃和側(cè)窗玻璃的除霜模擬包括兩個(gè)過程：整個(gè)除霜計(jì)算域內(nèi)的流場(chǎng)穩(wěn)態(tài)計(jì)算和除霜過程的瞬態(tài)計(jì)算。
展開 汽車空調(diào)除霜性能的CFD模擬
圖8 第四輪分析結(jié)果
4 結(jié)論
（1）應(yīng)用 CFD 方法對(duì)某車型的除霜性能進(jìn)行了模擬，對(duì)除霜風(fēng)道進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，計(jì)算結(jié)果表明，各種速度矢量、壓力分布等情況均符合正常規(guī)律，能夠滿足設(shè)計(jì)要求。
（2）應(yīng)用 CFD 方法在產(chǎn)品開發(fā)階段，可以大大縮短開發(fā)周期，節(jié)省開發(fā)費(fèi)用，分析結(jié)果對(duì)于設(shè)計(jì)開發(fā)人員優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)具有重要參考價(jià)值。
（3）分析結(jié)果還需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
參考文獻(xiàn):
[1] STAR-CD 幫助文檔.
[2] 汽車除霜性能CFD分析.中國(guó)仿真科技論壇電子期刊 No.8.
[3] 鄒治，劉棟.華晨 M3 車型 CFD 分析階段總結(jié)報(bào)告.
[4] 陶文銓.數(shù)值傳熱學(xué).西安:西安交通大學(xué)出版社.
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電動(dòng)汽車機(jī)艙散熱問題CFD仿真分析優(yōu)化及試驗(yàn)驗(yàn)證
摘 要：某電動(dòng)汽車樣車在空調(diào)降溫試驗(yàn)中，駕駛員和副駕駛的頭部平均溫度沒有達(dá)到降溫預(yù)定值，制冷能力不足。為提高空調(diào)制冷能力，本文采用CFD仿真分析的方法，研究了前機(jī)艙的流場(chǎng)，分析了格柵和空調(diào)冷凝器的通風(fēng)量。通過配置冷凝器導(dǎo)流罩和調(diào)整格柵開口，增加了格柵新風(fēng)的進(jìn)氣量，減少了高溫氣體的回流冷凝器，從而增加了冷凝器的散熱能力。在最終的試驗(yàn)中，頭部平均溫度整改后比整改前降低了5℃，降溫效果明顯改善，達(dá)到并超過了預(yù)定值。這種通過機(jī)艙流場(chǎng)優(yōu)化提高散熱能力的方法和工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)其它電動(dòng)汽車機(jī)艙散熱能力的開發(fā)具有借鑒意義。
電動(dòng)汽車近年來(lái)快速興起，并且有逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)燃油車的趨勢(shì)。研究電動(dòng)汽車機(jī)艙的散熱特點(diǎn)具有重要意義。由于電動(dòng)汽車沒有內(nèi)燃機(jī)，它的機(jī)艙內(nèi)就沒有了溫度達(dá)到600℃而帶來(lái)強(qiáng)輻射的排氣管路，也沒有需要大量散熱的內(nèi)燃機(jī)水套。電動(dòng)汽車前機(jī)艙相對(duì)于燃油車僅需較小的前格柵開口來(lái)引進(jìn)新風(fēng)進(jìn)行散熱。現(xiàn)階段電動(dòng)汽車用來(lái)冷卻電機(jī)水套與電池的散熱器和風(fēng)扇大多是沿用燃油車的，往往散熱能力有相當(dāng)盈余。電動(dòng)汽車機(jī)艙內(nèi)的空調(diào)冷凝器的散熱問題變得凸顯出來(lái)。
目前分析電動(dòng)汽車機(jī)艙散熱問題有兩種方式：環(huán)境艙試驗(yàn)和CFD仿真。環(huán)境艙試驗(yàn)包括整車熱平衡試驗(yàn)和整車降溫試驗(yàn)。由于現(xiàn)階段機(jī)艙內(nèi)散熱器能力的盈余，電動(dòng)汽車熱平衡試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的問題往往是電機(jī)、IGBT和電池的零部件內(nèi)局部過熱。機(jī)艙內(nèi)冷凝器是否有足夠的散熱能力就會(huì)在電動(dòng)汽車降溫試驗(yàn)中體現(xiàn)出來(lái)。試驗(yàn)方法的優(yōu)點(diǎn)是可信度高，能夠?yàn)檠邪l(fā)提供直接的整改依據(jù)；缺點(diǎn)是成本高、周期長(zhǎng)，不能夠在設(shè)計(jì)初期及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。CFD仿真的優(yōu)點(diǎn)是成本低、周期短，能夠在研發(fā)早期發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵問題，縮短整車開發(fā)周期。然而要想完全模擬電動(dòng)汽車降溫試驗(yàn)，需要三維機(jī)艙熱流場(chǎng)、整車一維能量流、空調(diào)箱和乘客艙的三維熱流場(chǎng)共同的瞬態(tài)耦合計(jì)算，目前國(guó)內(nèi)幾乎難以完整開展。
展開 基于 VC++和 ADAMS/Car 的汽車制動(dòng) 性能仿真分析系統(tǒng)
為了提高汽車制動(dòng)系統(tǒng)的虛擬研發(fā)速度，利用 VC++6.0 的編程環(huán)境和 ADAMS 可執(zhí)行批處理文件的功能，以 ADAMS/CAR 軟件為基礎(chǔ)平臺(tái)，開發(fā)了汽車制動(dòng)性能仿真分析系統(tǒng)。通過 VC++前臺(tái)開發(fā)出友好、方便、易用的人機(jī)交互界面，用戶在使用此軟件時(shí)，只需在此界面中輸入整車結(jié)構(gòu)參數(shù)及仿真設(shè)置參數(shù)，系統(tǒng)在后臺(tái)獲取這些參數(shù)并轉(zhuǎn)換為需要對(duì) ADAMS 進(jìn)行的操作命令后封裝入 acar.cmd 文件中, ADAMS 調(diào)用此文件后即可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)整車虛擬模型建立及計(jì)算仿真，并獲取仿真試驗(yàn)數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)人員利用此系統(tǒng)，可提高虛擬模型的建模效率，大大減少汽車制動(dòng)系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)的工作量。
基于VC_和ADAMS_Car的汽車制動(dòng)性能仿真分析系統(tǒng).pdf
展開 設(shè)計(jì)仿真 | Cradle CFD助力雅馬哈發(fā)動(dòng)機(jī)公司提升摩托車性能
全球化發(fā)展
雅馬哈汽車在全球擁有多個(gè)摩托車研發(fā)基地。目前，CFD分析由總部的工程師進(jìn)行，但他們正在考慮將Cradle CFD引入其他基地。當(dāng)這成為可能時(shí)，這將意味著要么由總部的工程師將計(jì)算分析結(jié)果交給區(qū)域的工程師審查，要么由每個(gè)區(qū)域的工程師自己進(jìn)行CFD分析。前一種想法更容易實(shí)現(xiàn)，因?yàn)閰^(qū)域的工程師只需要安裝軟件。但后一種想法，他們需要一個(gè)教練來(lái)確保區(qū)域工程師熟悉軟件和硬件，因此， CFD的引入將會(huì)有更多的討論。
盡管如此，川島先生認(rèn)識(shí)到未來(lái)在全球范圍內(nèi)應(yīng)用CFD的潛在需求。Cradle CFD可通過海克斯康工業(yè)軟件提供，并由全球各地的代表提供支持。雅馬哈發(fā)動(dòng)機(jī)公司當(dāng)然也是如此，海克斯康將幫助他們進(jìn)一步推動(dòng)全球化發(fā)展。
展開 Cadence 新一代高性能、高精度多物理場(chǎng)仿真軟件平臺(tái) Fidelity CFD
Cadence 于 2022 年 4 月發(fā)布了新一代高性能、高精度、多物理場(chǎng)仿真軟件平臺(tái) Fidelity CFD（計(jì)算流體力學(xué)）。
Cadence 于 2021 年收購(gòu)了計(jì)算流體力學(xué)軟件公司 NUMECA 以及網(wǎng)格生成軟件 Pointwise 公司。具體內(nèi)容可回顧以下兩篇文章：
Cadence 收購(gòu)計(jì)算流體力學(xué)軟件公司 NUMECA，擴(kuò)展系統(tǒng)分析能力
Cadence 收購(gòu) Pointwise 公司拓展系統(tǒng)分析解決方案
Fidelity CFD 標(biāo)志著一個(gè)全新架構(gòu)體系的創(chuàng)建，是 Cadence 對(duì)收購(gòu)的這兩家專業(yè) CFD 公司進(jìn)行技術(shù)集成的第一步。其統(tǒng)一的工作流程除去了工具間的數(shù)據(jù)傳輸，能讓我們以更快的求解速度獲得更高精度的預(yù)報(bào)結(jié)果。Fidelity CFD 是首款同時(shí)具有高階數(shù)值格式、尺度解析湍流模型和 GPU / CPU 加速功能的商用 CFD 軟件平臺(tái)。
Fidelity CFD 解決了計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域里最具挑戰(zhàn)的幾大需求：
1. 精準(zhǔn)可靠地預(yù)報(bào)湍流的分離。現(xiàn)有較高精度的方法耗時(shí)過長(zhǎng)，通常需要一周甚至更久時(shí)間，無(wú)法滿足產(chǎn)品開發(fā)周期不斷縮短的市場(chǎng)需求；而速度較快的方法則精度又欠佳。
2.
展開 技術(shù)分享︱突破大規(guī)模CFD仿真瓶頸：UNAP代數(shù)求解庫(kù)性能實(shí)測(cè)與優(yōu)化解析
<p><br></p><p class="ql-align-center"><img class="ztext-gif" width="640" role="presentation" src="https://pic1.zhimg.com/v2-4535bc19aaf1c155e5894f226a8af668_b.webp" data-thumbnail="https://pic1.zhimg.com/v2-4535bc19aaf1c155e5894f226a8af668_b.jpg" data-size="normal" alt="動(dòng)圖" style="display: block;"></p><h2><strong>01 引言：CFD大規(guī)模仿真效率瓶頸</strong></h2><h3><strong>1.1 </strong><strong style="background-color: rgba(1, 0, 0, 0);">背景與目標(biāo)</strong></h3><p> 隨著工業(yè)數(shù)值模擬在航空航天、能源、船舶及裝備制造等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，對(duì)計(jì)算流體力學(xué)（Computational Fluid Dynamics, CFD）軟件的性能要求日益提升。某基于有限體積方法的通用 CFD 仿真軟件，能夠模擬穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)下的復(fù)雜流動(dòng)，并支持旋轉(zhuǎn)機(jī)械流動(dòng)分析與先進(jìn)的共軛熱傳遞（CHT）模型。結(jié)合特定的前處理器，該軟件可以快速生成計(jì)算網(wǎng)格，從而為用戶提供從前處理到數(shù)值求解的完整解決方案。</p><p> 然而，隨著工程問題規(guī)模的不斷擴(kuò)大，傳統(tǒng)代數(shù)求解器在處理大規(guī)模稀疏線性方程組時(shí)暴露出性能瓶頸。
展開 先進(jìn)的控制和耦合 1-D、3-D CFD 仿真可實(shí)現(xiàn)最佳工廠性能和安全性
1-D 和 3-D CFD 模擬
CFD 仿真工具現(xiàn)已廣泛用于組件和系統(tǒng)級(jí)分析和優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)最佳工廠性能和安全性。CFD 模擬可以是 1 維或 3 維，決定因素是要解決的問題。一維 CFD 仿真可深入了解一個(gè)單元中的流量和壓力變化如何影響系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)的其他部分。3-D CFD 模擬用于詳細(xì)研究復(fù)雜系統(tǒng)組件內(nèi)的流動(dòng)相互作用和傳熱。了解 1-D 和 3-D 仿真工具之間的權(quán)衡至關(guān)重要，以確保針對(duì)設(shè)計(jì)含義使用正確的工具。
通過使用 CFD 仿真，電池組可以虛擬地集成到傳動(dòng)系統(tǒng)中，從而提供不同驅(qū)動(dòng)條件下操作模式的預(yù)測(cè)。整個(gè)電池組的 1-D CFD 仿真將有助于分析是否需要任何組件級(jí)仿真，即只有在流動(dòng)模式或溫度存在任何變化或異常時(shí)才會(huì)執(zhí)行組件級(jí) 3-D CFD 仿真系統(tǒng)級(jí)別的分布。對(duì)于由多個(gè)泵、閥門、分離器、蒸餾塔和混合器組成的化工廠或發(fā)電廠，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行 3D CFD 模擬可能是一項(xiàng)繁瑣的任務(wù)，因此需要針對(duì)以下情況進(jìn)行 1D CFD 模擬：整個(gè)系統(tǒng)將是適當(dāng)?shù)模⑻峁╆P(guān)于是否需要進(jìn)行詳細(xì)的組件級(jí)模擬的見解。
耦合 1-D 和 3-D CFD 仿真可以增強(qiáng)系統(tǒng)的性能，有兩種耦合方法 -手動(dòng)或自動(dòng)以及單向或雙向耦合。1-D 和 3D CFD 之間的手動(dòng)或自動(dòng)單向耦合涉及將通過 3-D 仿真獲得的所有信息傳輸?shù)?1-D 系統(tǒng)級(jí)仿真，即信息傳輸是單向的。當(dāng)來(lái)自 1-D 系統(tǒng)級(jí)仿真的信息發(fā)送到 3-D CFD 分析時(shí)，這就變成了雙向的，反之亦然。
隨著工業(yè)發(fā)電廠中新興工藝和技術(shù)的發(fā)展，在實(shí)施之前對(duì)發(fā)電廠的性能進(jìn)行評(píng)估對(duì)于避免由于單元/子系統(tǒng)故障或不良流動(dòng)條件而導(dǎo)致的任何火災(zāi)或爆炸至關(guān)重要。CFD 仿真（1 維或 3 維）可以幫助在執(zhí)行之前預(yù)測(cè)可能的設(shè)計(jì)缺陷；先進(jìn)的控制和校準(zhǔn)單元可以實(shí)現(xiàn)各種流程的自動(dòng)化，以確保最佳的工廠性能和最大的安全性。
展開 設(shè)計(jì)仿真 | Cradle CFD助力新能源汽車電驅(qū)動(dòng)設(shè)備噴油冷卻散熱仿真
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。
圖1 Cradle CFD 進(jìn)行汽車及飛行器外氣動(dòng)模擬
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。
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設(shè)計(jì)仿真 | Adams FMI聯(lián)合仿真助力福特汽車優(yōu)化燃油經(jīng)濟(jì)性和NVH性能
挑 戰(zhàn)
在開發(fā)一種新車型時(shí)，工程師們要負(fù)責(zé)滿足各種經(jīng)常相互沖突的性能目標(biāo)。燃油經(jīng)濟(jì)性和NVH性能是最重要的兩類目標(biāo)。對(duì)于拖拽，NVH工程師通常負(fù)責(zé)保持變速器輸出軸的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)幅值低于目標(biāo)值。NVH團(tuán)隊(duì)自然更喜歡大的滑移，以幫助實(shí)現(xiàn)他們的目標(biāo)，而負(fù)責(zé)燃油經(jīng)濟(jì)性的團(tuán)隊(duì)則希望滑移盡可能低，以實(shí)現(xiàn)他們的目標(biāo)。到目前為止，直到在產(chǎn)品開發(fā)過程的后期階段，一輛原型車被制造出來(lái)并進(jìn)行了測(cè)試，才有可能高精度地確定扭轉(zhuǎn)振動(dòng)振幅。然而，在這個(gè)后期階段，設(shè)計(jì)被凍結(jié)了，更改成本相當(dāng)高，可能會(huì)推遲生產(chǎn)。福特正在尋找一種方法來(lái)模擬不同液力變矩器設(shè)計(jì)的影響，以便工程師能夠在設(shè)計(jì)和開發(fā)階段進(jìn)行智能權(quán)衡。
解決方案
福特工程師利用Adams的控制聯(lián)合仿真來(lái)支持功能模型重用接口(FMI)工具，該工具獨(dú)立于模型交換或聯(lián)合仿真的開放標(biāo)準(zhǔn)，以應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)。FMI標(biāo)準(zhǔn)使得從一組數(shù)字組裝的物理定律和控制系統(tǒng)模型創(chuàng)建虛擬產(chǎn)品成為可能。模型的FMI實(shí)例稱為功能模型單元(FMU)。FMU是一個(gè)格式化文件，包含XML格式的模型描述文件、動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)和模型數(shù)據(jù)文件。FMI可用于模型交換或協(xié)同仿真。
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燃油經(jīng)濟(jì)性和NVH性能是最重要的兩類目標(biāo)。對(duì)于拖拽，NVH工程師通常負(fù)責(zé)保持變速器輸出軸的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)幅值低于目標(biāo)值。NVH團(tuán)隊(duì)自然更喜歡大的滑移，以幫助實(shí)現(xiàn)他們的目標(biāo)，而負(fù)責(zé)燃油經(jīng)濟(jì)性的團(tuán)隊(duì)則希望滑移盡可能低，以實(shí)現(xiàn)他們的目標(biāo)。到目前為止，直到在產(chǎn)品開發(fā)過程的后期階段，一輛原型車被制造出來(lái)并進(jìn)行了測(cè)試，才有可能高精度地確定扭轉(zhuǎn)振動(dòng)振幅。然而，在這個(gè)后期階段，設(shè)計(jì)被凍結(jié)了，更改成本相當(dāng)高，可能會(huì)推遲生產(chǎn)。福特正在尋找一種方法來(lái)模擬不同液力變矩器設(shè)計(jì)的影響，以便工程師能夠在設(shè)計(jì)和開發(fā)階段進(jìn)行智能權(quán)衡。
解決方案
福特工程師利用Adams的控制聯(lián)合仿真來(lái)支持功能模型重用接口(FMI)工具，該工具獨(dú)立于模型交換或聯(lián)合仿真的開放標(biāo)準(zhǔn)，以應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)。FMI標(biāo)準(zhǔn)使得從一組數(shù)字組裝的物理定律和控制系統(tǒng)模型創(chuàng)建虛擬產(chǎn)品成為可能。模型的FMI實(shí)例稱為功能模型單元(FMU)。FMU是一個(gè)格式化文件，包含XML格式的模型描述文件、動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)和模型數(shù)據(jù)文件。FMI可用于模型交換或協(xié)同仿真。
展開 Cadence 推出 Fidelity CFD 軟件平臺(tái)，為多物理場(chǎng)系統(tǒng)仿真的性能和準(zhǔn)確度開創(chuàng)新時(shí)代
內(nèi)容提要
統(tǒng)一的工作流程高度集成了 NUMECA 和 Pointwise 的突破性新技術(shù)，能夠顯著提高設(shè)計(jì)師的生產(chǎn)力
新一代高階流體求解器的求解精度高達(dá)標(biāo)準(zhǔn)流體求解器的 10 倍
新的大規(guī)模并行架構(gòu)將復(fù)雜的航空航天、汽車、國(guó)防、船舶海洋和葉輪機(jī)械的 CFD 分析周期從數(shù)周縮短到一天或更短
對(duì)于航空航天應(yīng)用中使用的行業(yè)領(lǐng)先的 Pointwise 解決方案，F(xiàn)idelity CFD 還提供了高達(dá) 3 倍的網(wǎng)格劃分速度
中國(guó)上海，2022年4月21日——楷登電子（美國(guó) Cadence 公司，NASDAQ：CDNS）今日宣布推出 Cadence? Fidelity? CFD 軟件平臺(tái)，為多物理場(chǎng)仿真的性能和準(zhǔn)確度開創(chuàng)新時(shí)代。這是一套全面的計(jì)算流體力學(xué) (CFD) 解決方案，適用于多種工業(yè)領(lǐng)域，包括汽車、葉輪機(jī)械、船舶、航空航天等。Fidelity CFD 引入了新一代流體求解器。該求解器可提供高階數(shù)值格式、尺度解析仿真和大規(guī)模硬件加速功能，可助力提高仿真性能，在確保準(zhǔn)確度的同時(shí)縮短研發(fā)周期。
基于從收購(gòu) NUMECA 和 Pointwise 中獲得的專業(yè)知識(shí)和技術(shù)以及積累的計(jì)算軟件專業(yè)知識(shí)，F(xiàn)idelity CFD 將所有先進(jìn)技術(shù)結(jié)合在一起，助力 CFD 工程師通過簡(jiǎn)化的工作流程更好地仿真多物理場(chǎng)的系統(tǒng)性能。
Fidelity CFD 中包含幾個(gè)專門用于船舶和葉輪機(jī)械應(yīng)用的流體求解器，以及用于多種流體類型的通用流體求解器。
展開 更深入更快速的汽車CFD仿真流程
—TeamCenter & Simcenter STAR-CCM+的完美結(jié)合
全球汽車行業(yè)正面臨著變革，電氣化，自動(dòng)化，移動(dòng)共享和數(shù)據(jù)連通正在發(fā)生。大眾率先進(jìn)行戰(zhàn)略部署，制定了清晰的電動(dòng)化戰(zhàn)略。并正在一步步向稱霸全球電動(dòng)車市場(chǎng)進(jìn)軍。歐洲其他車企也紛紛宣布電動(dòng)化計(jì)劃。傳統(tǒng)車面臨著能源轉(zhuǎn)變的威脅，新能源車面臨著新技術(shù)的挑戰(zhàn)和沉淀。汽車行業(yè)正經(jīng)歷著蛻變。
11月18日至22日在美國(guó)內(nèi)華達(dá)州拉斯維加斯舉行的西門子工業(yè)軟件FY20 Converge大會(huì)上同樣關(guān)注汽車行業(yè)的發(fā)展。軟件對(duì)汽車行業(yè)的發(fā)展越發(fā)重要。如何利用軟件推進(jìn)汽車的研發(fā)。西門子工業(yè)軟件Converge期間的展覽會(huì)上展示了不同仿真平臺(tái)擁有的先進(jìn)技術(shù)及不同平臺(tái)工具間的集成，結(jié)合其柔性的NX建模技術(shù)和測(cè)試設(shè)備，用端到端的數(shù)字線程連接各屬性模塊的性能仿真，實(shí)現(xiàn)汽車不同系統(tǒng)之間的相互通信，進(jìn)而提高研發(fā)質(zhì)量和效率，幫助汽車行業(yè)進(jìn)行更深入，更快速的研發(fā)。這恰是本次會(huì)議的主題。
一個(gè)汽車CFD仿真案例分享
下面就FY20 Converge期間學(xué)到的一個(gè)汽車CFD仿真的成功應(yīng)用案例進(jìn)行分享。
北美汽車巨頭GM早在兩年多前就開始尋求更快速更經(jīng)濟(jì)的汽車CFD仿真流程。試圖在CFD分析上運(yùn)用單一工具平臺(tái)實(shí)現(xiàn)從CAD模型導(dǎo)入到結(jié)果輸出的快速流程，同時(shí)又能滿足設(shè)計(jì)變更后，CFD結(jié)果的快速響應(yīng)。以此來(lái)節(jié)約數(shù)模的前處理，求解，后處理分別在不同工具間進(jìn)行傳輸交換的時(shí)間以及設(shè)計(jì)變更帶來(lái)的重復(fù)工作。
西門子工業(yè)軟件Simcenter STAR-CCM+ 是完全集成化的單一CFD仿真工具平臺(tái)。可以快速建立標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)化的仿真工作流程。這套流程將設(shè)計(jì)的變更提到網(wǎng)格生成之前，只需將改變后的數(shù)模在Parts導(dǎo)入時(shí)進(jìn)行替代即可，后續(xù)的網(wǎng)格生成，求解計(jì)算和后處理在原有模板的基礎(chǔ)上進(jìn)行一鍵更新。
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