汽車CFD的案例
更深入更快速的汽車CFD仿真流程
—TeamCenter & Simcenter STAR-CCM+的完美結合
全球汽車行業正面臨著變革，電氣化，自動化，移動共享和數據連通正在發生。大眾率先進行戰略部署，制定了清晰的電動化戰略。并正在一步步向稱霸全球電動車市場進軍。歐洲其他車企也紛紛宣布電動化計劃。傳統車面臨著能源轉變的威脅，新能源車面臨著新技術的挑戰和沉淀。汽車行業正經歷著蛻變。
11月18日至22日在美國內華達州拉斯維加斯舉行的西門子工業軟件FY20 Converge大會上同樣關注汽車行業的發展。軟件對汽車行業的發展越發重要。如何利用軟件推進汽車的研發。西門子工業軟件Converge期間的展覽會上展示了不同仿真平臺擁有的先進技術及不同平臺工具間的集成，結合其柔性的NX建模技術和測試設備，用端到端的數字線程連接各屬性模塊的性能仿真，實現汽車不同系統之間的相互通信，進而提高研發質量和效率，幫助汽車行業進行更深入，更快速的研發。這恰是本次會議的主題。
一個汽車CFD仿真案例分享
下面就FY20 Converge期間學到的一個汽車CFD仿真的成功應用案例進行分享。
北美汽車巨頭GM早在兩年多前就開始尋求更快速更經濟的汽車CFD仿真流程。試圖在CFD分析上運用單一工具平臺實現從CAD模型導入到結果輸出的快速流程，同時又能滿足設計變更后，CFD結果的快速響應。以此來節約數模的前處理，求解，后處理分別在不同工具間進行傳輸交換的時間以及設計變更帶來的重復工作。
西門子工業軟件Simcenter STAR-CCM+ 是完全集成化的單一CFD仿真工具平臺。可以快速建立標準自動化的仿真工作流程。這套流程將設計的變更提到網格生成之前，只需將改變后的數模在Parts導入時進行替代即可，后續的網格生成，求解計算和后處理在原有模板的基礎上進行一鍵更新。
展開 李文宗—CFD軟件及其在汽車領域的應用
結語
李文宗博士是浙江省新能源汽車產業聯盟特聘專家，在國內外汽車CFD領域享有很高的聲譽。基于多年來對汽車產業的了解，以及對計算流體力學的專研，李博士及其團隊幫助眾多企業解決了高能量電池熱失效等眾多技術性難題。李博士也希望通過自身的不懈努力，在打造新能源汽車產業生態圈這項偉大創舉中盡一份力。
來源： 汽車工程師
作者：阿堂
CFD 方法的汽車空調風道結構優化
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文章來源：汽車CFD熱管理
Cadence CFD系統加速汽車多物理場仿真和優化方案【10月31日直播】
如何快速的完成 CFD 仿真分析優化成為業內關注的焦點，市場需要更精準、更快捷、更易于使用的CFD 工具。
“在豐田汽車歐洲公司，我們選擇 Cadence Omnis Autoseal 和 Omnis Hexpress（Omnis 軟件功能現已集成在Cadence Fidelity CFD 軟件平臺中）作為CFD 預處理的標準工作流程。這使我們的總交付周期和工時分別減少了 91% 和 97%，同時還提供了高質量的網格和出色的圖層覆蓋率。”
——豐田汽車歐洲公司 NV/SA 車輛性能工程研發經理Antoine Delacroix
Cadence? Fidelity? CFD 軟件平臺【原Numeca軟件】，則為多物理場仿真的性能和準確度開創新時代。它突破了傳統 CFD 求解器技術的局限，引入了新一代流體求解器。該求解器可提供高階數值格式、尺度解析仿真和大規模硬件加速功能，助力提高仿真性能，在確保準確度的同時縮短研發周期。
Cadence? Fidelity? CFD 可對流體湍流進行先進仿真，其預測汽車空氣動力阻力的精確度可比傳統 CFD 求解器高 10 倍。此外，這種高準確度的仿真分析周期可以從數周縮短到一天或更短，實現整車僅需數小時而非數天的前處理、從耦合式PBS到WMLES高精度求解，以及有AI加持的優化技術系統加速方案。
直播推薦
基于此，想要繼續了解Cadence? Fidelity? CFD軟件在汽車多物理場中的應用，歡迎各位小伙伴報名【Cadence CFD系統加速汽車多物理場仿真和優化方案】直播獲取更多詳情。
展開 
汽車空調除霜性能的CFD模擬
1 前言
冬天氣溫下降到零度以后，停在戶外的汽車玻璃上會結上一層冰霜，特別是在我國北方地區，結在汽車玻璃上的霜凍會嚴重影響駕駛員的視野，對行車安全產生危害。因此，有效的除霜系統是十分必要的，它應該盡可能快地除去車窗玻璃上的霜層。為此SAE發展了一套工業標準，包括標準的試驗過程和汽車前風擋除霜
系統的性能指標。不同的國家和不同的汽車制造商也有自己對此的標準，在國內GB11555-94對汽車的除霜系統性能做出了嚴格的規定[2] 。
本文主要介紹了在某車型的除霜系統的開發過程中，利用 CFD 軟件 STAR-CD 對其進行了穩態情形下的全熱除霜模式下的 CFD 分析，得出了除霜風道各出風口的風量分配，風道和乘客艙內的速度矢量和壓力分布，特別是前擋風玻璃和前側窗上的速度矢量圖。根據 CFD 分析結果，提出風道設計的改進建議，并根據修改方案修改除霜風道數模，最終得到了滿足設計要求的除霜系統。
2.計算模型的建立及方案確定
2.1 幾何模型建立
根據某車型的三維 CAD 實體模型，分別選擇 HVAC、風道和車身的內表面生成模擬空間。考慮到汽車產品的復雜性，為了節約時間和減少網格數量，在不影響模擬精度的前提下，需要對車廂內表面做一些簡化處理。但對模擬的關鍵部件，如 HVAC、風道等的細部結構則應盡量保留，如圖 1 所示。
由于 CFD 網格劃分需要在一個封閉的空間內進行，而 CAD 模型之間有一些縫隙和漏洞，如果直接在 CAD 軟件中進行模型的前處理，需要花費大量的時間和精力，因此，我們采用先在 Hypermesh 中劃分三角形的表面網格，如圖 2 所示，這樣表面的連接和修補相對容易，然后輸出為 Patran 格式，再導入到 ICEM-CFD 中生成體網格。
展開 CFD汽車
請教一下大家，在FLUENT中對于模擬風洞中的汽車的時候再求解方法上怎么設置？？？？
汽車CFD仿真分析步驟 ￥20
實驗原理
1.1何為CFD：
Computational Fluid Dynamic(CFD)是一門預測流體流動，傳質傳熱，化學反應和其相關現象的一門科學，通過計算質量守恒，能量守恒等方程，來預測這些現象。
1.2 CFD工作原理簡述
Ansys CFD是基于有限體積法求解基本方程：
1. 將計算域離散成一個有限的控制體
2. 求解控制體上的質量、動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方程組
4. 用數值求解法求解所有的代數方程以獲得流場域的解
1.3 汽車空氣動力學原理簡述：
汽車空氣動力特性直接影響汽車的動力性能、操 作穩定性、燃油經濟性和氣動噪聲性能，甚至影響汽車的行駛安全。空氣動力學在科學的范疇里是一門艱深的度量科學，一輛汽車在行使時，會對相對靜止的空氣造成不可避免的沖擊，空氣會因此向四周流動，而躥入車底的氣流便會被暫時困于車底的各個機械部件之中，空氣會被行使中的汽車拉動，所以當一輛汽車飛馳而過之后，地上的紙張和樹葉會被卷起。此外，車底的氣流會對車頭和引擎艙內產生一股浮升力，削弱車輪對地面的下壓力，影響汽車的操控表現。另外，汽車的燃料在燃燒推動機械運轉時已經消耗了一大部分動力，而當汽車高速行使時，一部分動力也會被用做克服空氣的阻力。所以，空氣動力學對于汽車設計的意義不僅僅在于改善汽車的操控性，同時也是降低油耗的一個竅門。
2.實驗目的
1.了解空氣動力學基本理論，將流體力學所學的相關知識運用到實際中。
展開 CFD在汽車發動機艙熱管理領域的應用
近年來，汽車自燃的現象時有發生，這是由于汽車發動機艙散熱不及時造成的。汽車發動機艙內空間狹小，內部錯綜復雜地布置著發動機、風扇、散熱器、排氣歧管、空調冷凝器、中冷器等眾多部件。各個零件及子系統在整車熱環境中相互影響，空氣流動非常復雜，導致艙內散熱不暢，致使機艙溫度升高，直接影響相關零部件性能，溫度過高時有可能導致部件損壞甚至是發生自燃等現象。
在這種困難的情況下，如何合理布置機艙零部件，避免發動機艙內形成流動死區和局部高溫區，這些都對設計人員提出了巨大挑戰。傳統的設計方法是單純的依靠試驗來解決，難度比較大，費用高，而且周期相對也比較長。計算流體動力學（CFD）已經廣泛應用于汽車發動機艙的熱分析中，用于分析發動機艙內的流動特性和溫度分布，為艙內冷卻系統設計和零部件布置提供指導意見。
發動機艙涉及到多種換熱形式：部件內部產熱、高溫部件的熱輻射、零部件內部導熱、零部件與流體之間的對流換熱等。ANSYS FLUENT含有常見的各種類型的傳熱問題，既包括簡單的導熱/對流問題，也包括傳熱和流動的耦合計算，以及比較復雜的浮力驅動流動/自然對流和輻射傳熱問題。便捷的附加源項和完備的熱邊界條件，能夠滿足對流、導熱、輻射以及混合換熱等多種換熱方式的需求，可以快速地完成相應換熱問題的建模過程。
首先考慮汽車在低速負載爬坡的極端工況。此狀態下，FLUENT模型耦合一維的冷卻系統模型和一維發動機模型，考慮系統級的邊界條件和性能匹配，可以精確地預測發動機艙內關鍵位置的氣流和溫度分布。
圖1 一維發動機模型
圖2 發動機機艙內溫度分布
表1 發動機機艙內關鍵位置溫度分布
當汽車經過長時間的低速爬坡后，突然關閉發動機和冷卻風扇，發動機艙內會發生熱浸現象。此時，發動機艙內的散熱主要依靠自然對流形式。
展開 汽車后視鏡的CFD模擬
模擬目的：
汽車后視鏡在設計過程中需要考慮噪音的影響，并盡可能使氣流揚起的灰塵打到后視鏡上
通過速度分布矢量圖可以看出氣流速度分布狀況，當空氣中夾雜灰塵時，灰塵是否會打到后視鏡上；氣流在后視鏡一側出現渦流，通過該處的湍流度，可以判斷產生的噪音的清況。
基于STAR-CCM+汽車除霜系統CFD仿真分析與優化
STAR-CCM+軟件CFD理論結構設計仿真分析的合理性得到進一步驗證。
5 結論
本文采用CFD方法，結合STAR-CCM+軟件中多項流Fluid Film除霜模塊，對某重型卡車的除霜性能進行分析。初始方案由于風道及格柵角度設計不合理，使得各出風口分風不均勻，吹風位置不理想，流動損失較大，達不到目標除霜要求。針對設計缺陷對除霜模型進行優化，最終優化效果顯著，滿足整車除霜性能要求。經過對樣車的實際試驗結果對比論證，優化方案后的除霜效果能達到目標設定要求。
表3 除霜模式各風管流量分配
參考文獻
[1] 全國汽車標準化技術委員會.GB11555—2009《汽車風窗玻璃除霜系統的性能要求及試驗方法》.北京：中國標準出版社，2009.
[2] 全國汽車標準化技術委員會.GB11562-1994《汽車駕駛員前方視野要求及測量方法》.北京：中國標準出版社，2004.
[3] 周安勇，王樹桂.汽車除霜的計算流體力學仿真[J]，汽車技術.
文章來源：重型汽車
展開 『轉貼』汽車工程中CFD問題
Hi，諸位，
經過一段時間研究，我發覺CFdesign對設計工程師是一個好的CFD工具，原因如下：
1、與CAD直接集成（Catia、Ug、Pro/E、Solidworks，Solidedge,etc)，不需要幾何轉換，省了不少工作；
2、網格自動生成；
3、計算還算快；
4、后處理vtf動畫特別好；
5、強調不同設計方案在同一窗口下的對比，對設計工程師很有用。
但對整車外流場感覺不好。
比較適合于汽車子系統：如進排氣管設計、Underhood、空調設計、EGR等。
希望與各位同仁交流！
long_hai@sohu.com
CFdesign在汽車設計中的應用.pdf
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運用CFD對汽車空調HVAC的改善設計
【摘要】汽車空調HVAC的內部氣流受到設計結構狀態干擾時，其流向、狀態、壓力等流場形態會發生改變，并且會對HVAC風量、噪聲品質等產生影響，進而降低用戶的舒適性體驗。文章運用CFD分析方法對某款車型空調HVAC在設計開發階段遇到的進風風量降低、葉輪氣動噪聲、蝸殼氣流噪聲3個問題進行設計仿真，通過仿真分析結果針對氣流干擾部分的結構進行了改善，利用試驗對改善方案進行對比驗證，證明了CFD仿真方法分析的有效性，為空調HVAC在設計階段的流場性能改善、NVH風噪改善及數據定型提供了有益的參考。
CFD（計算流體力學）技術具有成本低、周期短、可重復等優點，適合在前期指導汽車空調通風系統的設計，因此CFD仿真分析在汽車空調設計階段非常重要。邢陽等人采用SST兩方程模型通過數值仿真分析指導空調HVAC（供熱通風與空氣調節）結構優化設計，通過調整蒸發器進氣前段結構（臺階與擋風筋）使蒸發器通風面速度均勻性指標EAPI得到提升，結果顯示對單體制冷量的利用率的提高有較大的作用，同時蝸殼擴壓段有效擴壓會增加風機風量，有利于空調HVAC整體性能的提升。吳金玉通過FLUENT對某款車型的HVAC及風道內部的速度場和壓力場進行CFD分析，評價HVAC的結構設計是否合理，空氣流過時是否會產生偏流或渦旋等不利現象，分析風道內部結構對風量分配和送風量的影響并提出優化方向。葉立對HVAC制熱除霜模式進行CFD模擬分析，并將模擬結果與實驗結果進行對比，結果相互吻合。通過分析模擬結果的流線、速度和壓力圖，針對蒸發器及蒸發器前流道與進口位置進行結構優化，優化后流場均勻性及渦流問題得到有效改善，空調除霜效果得到增強，同時能耗有所下降。
上述分析表明，運用仿真技術能夠對空調HVAC結構優化設計提供重要的幫助。
展開 CFD專欄丨汽車鏤空式后尾翼的風噪研究
對比baseline（原始設計模型）和seal（封閉尾翼間隙）兩個模型的結果，可以看到汽車外流場整體差異并不十分明顯。但是將CFD瞬態壓力脈動結果進行信號處理后，風噪可見明顯區別。Seal模型后擋玻璃表面的AWPS（面積加權功率譜）總體降低了4.5dBA。再對比乘員艙內的噪聲差異，駕駛員頭部區域噪聲差別較小，后排乘客頭部區域總聲壓級差別為3.2dBA，語言清晰度差別3.5%。</p><p><br></p><p>采用LBM+GPU的計算方法準確、高效的獲取瞬態外流場壓力脈動，耦合SEA統計能量法計算聲傳播，分析汽車艙內噪聲水平。在實際工程項目中，可以調整尾翼的造型，引導氣流，避免沖擊后擋風玻璃。這樣既可以保留鏤空造型特征，又可以減少流動噪聲源的強度。CFD和NVH的設計迭代過程可通過批處理模式，自動輸出報告，提高效率。</p><p><br></p><p>本期的汽車鏤空式后尾翼的風噪研究分享就到這里啦，下一期我們將分享更多實用功能，敬請期待。
展開 汽車壓縮機熱害問題的CFD仿真優化及試驗驗證
摘要：汽車排氣管是發動機艙內溫度最高的部件，它周圍零部件的熱保護如果欠缺特別容易引起相關部件的損壞。某車型進行樣車熱害試驗時發現排氣管周圍的壓縮機局部溫度顯著超出其最高耐溫，存在嚴重的熱害風險。為了排除壓縮機熱害風險，本文采用CFD方法,從熱輻射和空氣對流兩個角度，分析壓縮機熱害產生的原因，通過從改變前格柵開口、改變冷卻風扇，移動壓縮機改變間距，增加并優化排氣管隔熱罩形狀，改變排氣管隔熱罩材料這幾個措施，降低預催對壓縮機的熱輻射，改善壓縮機附近的空氣對流換熱情況。仿真結果顯示最終方案能夠使得壓縮機表面最高溫度降低約70℃，并且在最終的試驗中，壓縮機表面溫度低于耐溫限值，成功解決了該車型的壓縮機熱害問題。這種通過全面改善壓縮機周邊對流及輻射環境來解決熱害問題的方法，對解決發動機艙內部件的熱保護問題具有重要的借鑒意義。
汽車的壓縮機對汽車空調的制冷劑有壓縮和輸送的作用[1]，被譽為汽車空調的心臟。壓縮機內部的密封橡膠圈和潤滑油，在高溫環境下工作容易破壞，破壞后容易引起壓縮機的異響或拉缸，甚至造成壓縮機的磨損報廢，所以汽車壓縮機要避免出現熱害風險。汽車排氣管系統是發動機艙內溫度最高的部件，某些工況下能夠達到 600～800℃，這個高溫的表面會對周邊零部件產生強烈的輻射，同時會顯著加熱流經周圍的空氣，進而高溫的空氣會對下游產生明顯影響。
由于試驗費用和仿真精度等問題國內一般車企都采用仿真和試驗相結合來解決和規避汽車零部件的熱害問題。某車型進行熱害試驗時發現壓縮機局部溫度超出其最高耐溫，存在嚴重的熱害風險。
展開 汽車CFD分析中，車輪旋轉不同模擬方法的比較研究
為了模擬駕駛汽車的真實路面狀況，移動地面和車輪旋轉在CFD中具有重要意義。然而，車輪旋轉狀態難以準確表示，因此這仍然是一個需要研究的關鍵問題。
本文主要研究兩種類型的汽車：快背轎車和a notchback DrivAer，通過比較三種不同的車輪旋轉模擬方法：穩定移動壁，MRF和非定常滑動網格，揭示了不同方法對車輛空氣動力學數值模擬的影響。討論了方法之間氣動力以及流動的差異。并將模擬結果與已發表的實驗數據進行比較以進行驗證。
結果表明，不同的旋轉模擬方法可能不會對氣動阻力產生顯著影響，但氣動升力和通風阻力可在較大范圍內進行修正。此外，升力顯示對車輪輪輻的位置高度敏感，因此兩種穩定的方法可能導致錯誤。總之，當進行CFD模擬時，如果僅需要計算氣動阻力，則可以引入兩種穩定方法。如果需要考慮通風阻力，則MRF方法更合適。但是，如果必須評估空氣動力升力，即使計算成本更多，滑動網格方法也是唯一可取的方法。本研究可為未來旋轉模擬方法的工作奠定基礎。
車輛空氣動力學是汽車工業中的一個關鍵領域。因為它與減少總阻力和燃料消耗密切相關。在未來，可以預見空氣動力學優化將受到大量制造商的關注。因此，在汽車開發過程中獲取精確的空氣動力數據非常重要。
由于這種擔憂，進行風洞試驗是一個至關重要的方法。然而，風洞試驗需要巨大的成本和復雜的準備。對于許多中小型公司來說，它給他們帶來了嚴重的經濟負擔。由于這種情況，計算流體動力學（CFD）應運而生，并且隨著計算機能力的提高，它一直在不斷發展。 CFD通過計算機數值模擬簡化了風洞試驗，大大節省了汽車開發過程中的成本。因此它已成為現代汽車空氣動力學中常用的研究方法。同時，提高CFD方法準確性和效率的方法同樣成為一個重要的研究課題。
提高CFD方法的準確性需要考慮幾個方面，其中之一是如何準確模擬道路上的汽車行駛狀況，并且車輪旋轉的模擬是至關重要的。
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