STAR-CCM+散熱
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-04-24
STAR-CCM+散熱的視頻教程
II-04雙流體熱交換器：汽車散熱器《STAR CCM+官方案例視頻教程》
STAR CCM+官方案例視頻教程系列之II熱傳遞和輻射_04雙流體熱交換器：汽車散熱器 涉及主要知識點： 1）雙流體熱交換器； 2）切割體網格定位。
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STAR-CCM+散熱的實例教程
圖1 風扇靜壓-流量曲線
2 散熱器性能求解
2.1 計算目的
對散熱器進行求解的目的是獲取散熱器風阻、水阻曲線以及換熱效率Map，這三個參數是定義散熱器性能的核心參數[2]。風阻、水阻代表空氣或冷卻液經過散熱器時壓力的變化情況，換熱效率Map表示的是不同情況下散熱器的換熱能力，是實際換熱量與理論換熱量的比值。
2.2 計算邊界及模型
散熱器由三個域構成，其中液體域為發動機冷卻液；空氣域為流經散熱器翅片的空氣；殼體域為散熱器本體。各個域的邊界參數如表2所示。
表2 散熱器邊界參數
由于散熱器為翅片結構，翅片數量多，且尺寸小，導致網格數量達到數千萬。考慮到散熱器為強對稱結構，因此，僅截取散熱器的其中三條平行流管和與其連接的翅片進行仿真計算[3]，這一步可以大幅度減少計算時間。
2.3 計算結果
利用軟件STAR-CCM+計算出來的散熱器水阻、風阻曲線如圖2、圖3所示。其中散熱器換熱效率在14%～32%之間。在水流量低于1 kg/s時，換熱效率隨著風流量的增加而增大，但是當水流量大于1 kg/s時，換熱效率隨著風流量的增加而減小。
圖2 散熱器水阻
圖3 散熱器風阻
3 電驅冷卻系統計算
3.1 分析模型說明
該機型電驅系統采用單獨冷卻回路進行冷卻，其中待冷卻的原件有高壓盒、控制器、發電機、驅動電機，降溫方式采用的是液冷[4]。其中空氣側系統的散熱器和風扇均布置在車身底盤的側面，與整車其他換熱系統相對獨立。
3.2 分析邊界
空氣側系統所需的性能邊界參數為風扇性能和散熱器性能，這些數據已在風扇性能求解和散熱器性能求解中得到。而冷卻側系統除水泵外均為行業內量產產品，其各元件流阻如圖4所示。
展開 這些參數也可以輸入到STAR-CCM+中的Design manager，自動運行并收集所需的數據，用于改變設計結構、掃描CAD參數等。安裝STAR-CCM+時都會附帶Design manager。
如果用戶要使用自己的幾何，請跳到“4.使用用戶自己的CAD”一節。如果用本例的幾何開發Aero包，請按照以下步驟操作：
首先導入底盤幾何，可以移動其他幾何體（中心車體草圖、翼型等）以匹配底盤。轉到Geometry > 3D-CAD，右鍵單擊CAD for Chris Penny's car > Edit，在3D-CAD界面右鍵單擊仿真樹頂部的CAD for ChrisPenny's car > Import > CAD model，完成導入。
調整/移動車身草圖，使車身的放樣結果覆蓋剛導入的底盤。完成后，用戶可以根據需要輕松修改以下參數，設置Aero包：
每個翼型的攻角、位置、弦長、弧度、最大厚度、LE半徑以及與LE的弧度偏移
坐椅高度
駕駛員的位置
車輪半徑和寬度
散熱器尺寸、位置和角度
風扇尺寸、位置和角度
散熱器平面傾角
幾何的其他部分可以在草圖中更改，也可以通過改變草圖平面實現，從而可以修改翼型的整體形狀（通過樣條曲線的相切點）、底盤形狀、車身主體形狀和風道形狀。
使用時請注意以下事項：
1）回顧和理解該模版是如何構建的非常重要。例如，如果散熱器太大，會導致其他步驟失敗。在這個特定的案例中，增加風道的尺寸使散熱器完全位于風道內部，這一點需要注意。
2）不要將中心車身（鼻錐體）推到底盤以下，會干擾軟件正確識別底盤與中心車身，并會影響報告及底盤的網格細化。
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