除霜瞬態分析的案例
除霜瞬態分析規范 ￥10
某重卡商用車駕駛室除霜瞬態分析規范
乘員艙除霜除霧CFD分析規范 ￥100
本規范規定了用STAR-CCM+進行模型建立、除霜除霧 CFD穩態分析及結果評價的內容。
本文件適用于新開發的乘用車和商用車除霜除霧性能分析。。
Starccm汽車乘員艙除霜除霧分析教程（step by step） ￥10
幾何處理
–CAD數據轉換為stl輸出
–Stl數據導入STAR-CCM+，分組命名
?網格生成
–包面，網格重構
–體網格生成
?穩態計算
?除霜計算
?除霧計算
pdf文件共103頁
座艙內部流體動力學分析： AcuSolve預測乘客熱舒適性及除霜、除霧效果
如何選擇高效的工具來 進行模擬座艙內部流體動力 學分析成為一大挑戰
Altair 解決方案：利用 AcuSolve 預測汽車乘 客瞬態的熱舒適性及除霜、 除霧的性能。
優點：采用 AcuSolve 軟件可以很 好模擬座艙內部熱舒適性分 析及除霜除霧分析，包括了 太陽輻射、封閉輻射、濕度 等眾多因素影響，仿真效果 很好。
背景介紹
偉世通公司采用 Altair CFD 軟件 AcuSolve 預測汽車乘客瞬態的熱舒適性及除霜、 除霧的性能。人體舒適模型考慮了溫度、速度、太陽輻射、濕度、衣服材質和乘客的活 動。為了考察更詳細的乘客瞬態舒適性，還置入了假人模型。為了預測除霜性能，將一 層冰置于車窗表面，冰融化的這一過程可用潛熱模型捕捉。除霧性能可以通過當地的車 窗表面空氣飽和來預測。
挑戰
CFD 模型的建立
CFD 分析最耗時的是建立一個合適的 CFD 模型。與此相比，純粹的計算時間在一 定程度上顯得略為不重要一些。在汽車的應用中，如汽車空氣動力學特性、發動機艙內 部流動或座艙內部流動等表面幾何外形會極其復雜，在這種情況下，通常的網格劃分方 式需要好幾周，這對于縮短汽車設計周期是難以接受的。 通常在設計初期，詳細的 CAD 幾何外形通常還不具備，因此建立幾何參數化的模型是十分有效的。如下圖所示。
詳細分辨流場和溫度場需要詳細的幾何外形和網格。由于參數化后，幾何外形的改 變十分的迅速和容易，比如設計不同形狀的進口和出口會大大加速。
非結構四面體網格全自動方式生成，表面網格的密度及邊界層網格需要手工設定。 為了充分的預測座艙內部壁面的熱流，有必要精確分辨近壁區域的流場和溫度場，因此 邊界層要充分分辨。
展開 
[案例分析]STARCCM+入門系列之——汽車除霜分析
汽車擋風玻璃上的霜會嚴重影響駕駛員的視野，對行車安全產生危害，本案例展示STAR-CCM+除霜分析，模型如下：
2、STAR-CCM+設置
（1）選擇物理模型；本案例有空氣域（乘員艙）和固體域（擋風玻璃），因此需要分別設置空氣域的物理模型和固體域的物理模型，與除霧計算不同的是，除霜計算的thin film設置在固體域，從而在擋風玻璃外面設置冰層厚度。物理模型的選擇如下：
（2）設置交界面；在STAR-CCM+ 中，選擇流體域和固體域的同一個面，右鍵創建interface；
（3）初始化參數；在Continua>glass>Initialconditions節點設置玻璃初始化溫度263°，在Region>glass>out節點，設置冰層的厚度0.5mm，冰層溫度為270K；
（4）設置邊界條件和數值；選擇Regions > Fluid >Boundaries > Inlet，設置速度為10m/s，進口溫度為313K；出口設置為out；
（5）設置固體邊界的對流換熱系數；固體域外表面的熱屬性修改成對流，并把對流換熱系數設置為10.0 W/m^2-K，外表面溫度設置為270°。
（6）由于本案例是瞬態模擬，因此需要設置時間步、各時間步內允許的最大內部迭代次數以及獲得求解所用的總體物理時間。選擇Solvers> Implicit Unsteady節點，然后將時間步設為1s。將最大物理時間設置為900s；
（7）運行模擬；計算結果如下：
冰層厚度變化
本文轉自有限猿仿真博客，感謝原作者。如有侵權請立即聯系刪除。
展開 StarCCM+除霜分析
案例：前擋風玻璃除霜分析
分析工況：
-車窗外結冰厚度為0.5mm
-車窗除霧風管進風流速8m/s
-成員艙為簡化艙室。
-車內溫度30℃
-車外溫度-3℃
考慮車內為絕熱環境
觀察，啟動除霧風后車窗外霜層融化云圖隨時間變化情況。
分析過程：
網格劃分及分配
-.除霜除霧需要準兩部分網格:
-成員艙流體區域網格，普通四面體網格或剪裁體網格均可
-車窗玻璃區域體網格（最好制作成標準結構化網格導入StarCCM+）
-車窗網格需要對窗外和窗內分別定義邊界條件。Example:Wall in、 wall out、 wall Side。
軟件計算設置
?1）創建物理連續體 空氣的計算方程。
先選擇定常分析，制作出初步流場，在進行瞬態計算。恒定空氣密度，分離流體溫度， 湍流，k-e 湍流模型
2）設置固體連續體，命名該連續體為Glass
3）在固體連續體子目錄里選擇材料，替換材料為玻璃。
4）創建流體區域，導入體網格.msh 格式的自動創建流體區域
自動生成網格的需要先生成流體區域，再生成網格。
5）將車窗玻璃 屬性設置為 無/ 等穩態計算結束后，切換瞬態計算時候將屬性改為Glass。
流體區域之間通過 in-place 交界面連接。
固體區域和流體區域之間也通過in-plane 交界面連接
6）設置進口風量： 8m/s 溫度30 度
設置出口位置為 壓力出口 壓力為0
7） 打開求解器，將能量方程凍結。
切記等切換到瞬態度結果時候解除凍結。
8） 設置最大求解步為1000步。開始穩態求解。
3.
展開 StarCCM+模型實例：汽車前擋風除霜分析（中文教程）
案例：前擋風玻璃除霜分析
分析工況：
-車窗外結冰厚度為0.5mm
-車窗除霧風管進風流速8m/s
-成員艙為簡化艙室。
-車內溫度30℃
-車外溫度-3℃
考慮車內為絕熱環境
觀察，啟動除霧風后車窗外霜層融化云圖隨時間變化情況。
分析過程：
網格劃分及分配
-.除霜除霧需要準兩部分網格:
-成員艙流體區域網格，普通四面體網格或剪裁體網格均可
-車窗玻璃區域體網格（最好制作成標準結構化網格導入StarCCM+）
-車窗網格需要對窗外和窗內分別定義邊界條件。Example:Wall in、 wall out、 wall Side。
軟件計算設置
?1）創建物理連續體 空氣的計算方程。
先選擇定常分析，制作出初步流場，在進行瞬態計算。恒定空氣密度，分離流體溫度， 湍流，k-e 湍流模型
2）設置固體連續體，命名該連續體為Glass
3）在固體連續體子目錄里選擇材料，替換材料為玻璃。
4）創建流體區域，導入體網格.msh 格式的自動創建流體區域
自動生成網格的需要先生成流體區域，再生成網格。
5）將車窗玻璃 屬性設置為 無/ 等穩態計算結束后，切換瞬態計算時候將屬性改為Glass。
流體區域之間通過 in-place 交界面連接。
固體區域和流體區域之間也通過in-plane 交界面連接
6）設置進口風量： 8m/s 溫度30 度
設置出口位置為 壓力出口 壓力為0
7） 打開求解器，將能量方程凍結。
切記等切換到瞬態度結果時候解除凍結。
8） 設置最大求解步為1000步。開始穩態求解。
3.
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某重卡商用車駕駛室除霜穩態分析規范
汽車除霜仿真分析應用
車暖氣除霜是最理想的除霜方法。在出發之前將汽車啟動，在對發動機進行預熱的同時，打開汽車暖氣，當發動機水溫上來的時候，汽車空調把暖氣對著擋風玻璃吹。這樣就能把擋風玻璃上的冰霜給升溫融化。但是這種方法有時間的限制，如果我們每天提前十幾分鐘進行操作的話，就會達到理想的效果。但是趕時間的話這種方法就不適應了。有沒有什么辦法能夠加快這個過程呢？
擋風玻璃除霜設計——對于汽車來說是重要安全性能指標，傳統方法通常采用試驗設計方法，對風道內的空氣流動情況不明，改善流動憑經驗。如果采用CAE仿真的方法，就可以了解風道空氣流動狀況，為除霜設計提供指導方向，加快除霜過程節省大量時間。以下為元王為某車企做的汽車除霜分析案例。
除霜模型和邊界條件如下：
1）速度入口，5m/s，溫度313K；
2）分離流出口；
3）對稱邊界；
4）玻璃外表面：對流系數10W/(m2·K)，外部環境溫度263K；
將汽車除霜網格劃分為空氣域（乘員艙）和固體域（玻璃），在STAR CCM+的物理模型中有除冰模型，因此不需要對霜層劃定固體域，可以直接進行除霜求解。
計算結果
對除霜模型進行非穩態求解，求解718s后，霜層厚度云圖如下：
霜層溫度云圖如下：
乘員艙速度矢量圖如下：
乘員艙空氣流線圖
從圖中可以看出，進口熱流在流經玻璃內壁面時，在壁面初始段發展成湍流，底部的換熱最劇烈，溫度最高，融霜效果最好。
通過以上案例可以看出，通過CAE仿真分析可以清晰的觀測到風道內的空氣流動狀況，為除霜設計優化提供指導方向，幫助實現更好更快的產品設計。
展開 基于STAR-CCM+汽車除霜系統CFD仿真分析與優化
霜層初始能量的計算公式：
1.2 除霜分析流程及計算模型
1.2 除霜分析流程及計算模型
CFD分析流程如圖2所示，分析過程中首先對幾何模型進行處理，并生成計算網格，之后設置物理模型、邊界條件進行穩態流場分析計算。當結果不能滿足目標要求時，需要對內部流場進行分析，查找問題點，提出修改建議，進行優化計算，直至達到目標要求。針對優化后的除霜模型進行瞬態計算，瞬態結果驗證優化后的除霜效果，如果仍不理想，調整相應邊界條件，直至滿足性能要求。
圖2 CFD除霜性能分析流程
基于HVAC模型、擋風玻璃、除霜格柵、風道及乘員艙內飾數模，采用Hypermesh軟件處理面網格，建模過程中簡化了乘員艙模型，未包含假人等模型。再將面網格導入STAR-CCM+中，檢查是否封閉，按照尺寸設置生成體網格，并設置邊界條件，進行空調系統除霜性能分析計算，如圖3所示。
圖3 空調及除霜風道模型
計算邊界條件如表1所示。
表1 蒸發器與暖風芯體邊界
除霜模式下，HVAC入口流量采用最大吹風量，葉輪轉速為4 908 rmp,出口壓力為1個標準大氣壓，環境溫度采用-18℃。過濾器、蒸發器和暖風芯體均設為多孔介質模型。模型分玻璃域和流體域以及冰層域，壁面均為無滑移邊界條件，風道設置四層邊界層，穩態計算時，常溫不可壓縮流動，標準k-e湍流模型。瞬態計算中，入口溫度采用溫升實驗數據，冰層溫度大于0℃，則認為冰已融化。
2 設計方案結果分析
2.1 除霜模式下出風口風量分配
除霜風道各出風口的風量分配對擋風玻璃上速度分布影響很大，因此，在設計除霜風道時，將各出風口的風量分配作為一項重要的設計目標進行控制。表2為除霜模式下各風管流量分配的結果，由表2可以看出，除霜模式下，從吹腳和吹臉風道泄露出的流量約占總流量的68.72%，用于除霜的風量較小。
展開 Star CCM+基于Thin Film的除霜分析
1.薄膜模型（Thin Film）
薄膜模型提供了一個簡化的方法，用來模擬艙室擋風玻璃內部或其它表面的除冰或除霧。
對該模型的限制如下：
Thin Film Model
1）一旦一個邊界被激活具有了一個霧或者冰層，那么這個模擬就必須在瞬態模式下運行；
2）除冰和除霧可能在同一個Region里，但是不能在同一個邊界上。
Deicing Model
你不可以使用接觸的邊界，除冰只可以施加在wall邊界上，而且類型必須是對流（convection）或熱流（heat flux）。
Defogging Model
1）除霧只可以施加在wall邊界或者接觸界面上（contact interface），固體/流體；
2）當前的飽和蒸汽壓曲線是基于水蒸氣。
2. 除冰模型
當薄膜模型激活后，除冰模型就可用了，它是一種簡化的方法來獲得擋風玻璃或其它表面上的除冰。
圖中的Deiling節點包含了材料特性，
主要假設是：
1）冰層并沒有作為一個相在體網格中出現，但是是通過函數來模擬的，這樣冰層并不會流動；
2）模型的模式隱含的假設了冰周圍的溫度是大于凍結溫度。如果不是這樣將會導致一些非物理的值（例如，在融點以下的溫度冰可能就開始融化了）；
3）先執行一個穩態的計算來初始化對流流場；
4）熱邊界的最好方法是對流；
5）在瞬態運行中，建議將所有的方程打開，但是可以使用一個大的時間步（time-step），因為冰層的融化不會影響到流場。
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某重卡商用車駕駛室除霜穩態分析規范 ￥5
<p>國內某重卡主機廠分析規范文件，邊界條件，分析方法，目標值</p><p><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center"><figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202508/attachment/ec69cb0bf7004ae495e1f52194db12de.png" style="display: inline-block;"><img src="https://img.jishulink.com/202508/attachment/ec69cb0bf7004ae495e1f52194db12de.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202508/attachment/ec69cb0bf7004ae495e1f52194db12de.png?image_process=/format,webp" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202508/attachment/ec69cb0bf7004ae495e1f52194db12de.png?image_process=/format,webp" data-initial-src="https://img.jishulink.com/202508/attachment/ec69cb0bf7004ae495e1f52194db12de.png"></figure>
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