一維水力仿真的案例
學習InfoWorks ICM：構建精準的一維/二維水力模型
學習InfoWorks ICM：構建精準的一維/二維水力模型設計類 學習InfoWorks ICM：構建精準的一維/二維水力模型 發(fā)布年份：2026 視頻格式：MP4 | 視頻編碼h264，分辨率1920x1080 | 音頻編碼AAC，采樣率44.1KHz 語言：英語 | 時長：
一維線彈性應力波在有限長桿中傳播（一維應力波模擬仿真；應力波在桿中傳播；應力波基礎；固體中的應力波） ￥49.99
一維線彈性應力波在有限長桿中傳播（應力波基礎；固體中的應力波）
波動是一種常見的物質運動形式。波動是質點群聯合起來表現出的周而復始的運動現象。其成因是介質中質點受到相鄰質點的擾動而隨著運動，并將振動形式由遠及近的傳播開來，各質點間存在相互作用的力。在可變形固體介質中，對力學平衡狀態(tài)的擾動表現為質點速度的變化和相應的應力、應變狀態(tài)的變化。由于可變形介質的特性，當固體中的某些部分受到擾動因而處于力學上的不平衡狀態(tài)時，固體中的其他部分需要一定的時間才能感受到這種不平衡。當固體發(fā)生振動時，這種因應力和應變的變化而引起的擾動以波的形式在固體中傳播。
某電驅冷卻系統的一維及三維聯合仿真
摘 要：為提高整車熱管理系統的仿真效率和精度，文章以某電驅冷卻系統為例，采用一維及三維聯合仿真的方式，利用三維仿真獲取空氣側支路的各項性能參數，后導入一維軟件中進行計算，評估電驅冷卻支路所需的最低流量。最終確定在使用現有風扇和散熱器的情況下，電驅路流量至少需達到16 L/min才能滿足冷卻系統≤100℃的要求。
關鍵詞：熱管理;電驅冷卻;聯合仿真;
隨著混合動力技術的快速發(fā)展，行業(yè)和客戶對整車熱管理系統的要求也越來越高。目前行業(yè)內主要還是依靠試驗的方式來進行性能確認和控制策略標定，這種方式成本高、周期長，大大影響了產品開發(fā)的速度。傳統的三維仿真雖然能對局部熱管理系統進行計算預測，但是針對多系統耦合的發(fā)艙熱管理存在計算效率偏低的問題。
本文以某電驅冷卻系統為例[1]，采用一維及三維聯合仿真的方式，在僅有風扇及散熱器數模的情況下，首先通過三維仿真算出一維所需的零部件性能曲線，后在一維軟件中通過多次調整流量邊界，最終確定該系統流量達到16 L/min才能滿足冷卻系統≤100℃的要求。
1 風扇性能求解
1.1 計算目的
對風扇流場進行求解的目的是獲取風扇的靜壓-流量曲線，該曲線為FloMASTER中風扇元件設置的必要性能曲線，表示空氣通過風扇后壓力的升高值與通過風扇的流量之間的關系。因此，在僅有風扇數模的情況下，可以通過三維仿真軟件PumpLinx計算風扇的靜壓及流量數據，將其作為數據輸入，聯合一維仿真軟件進行空氣側系統的整體求解。
1.2 計算邊界及模型
空氣域和轉子域的計算邊界如表1所示。其中空氣域為葉輪交界面與殼體圍成的氣體域，轉子域為葉輪交界面與葉輪圍成的旋轉氣體域。
展開 CFD專欄丨透平冷卻一維流體仿真
采用一維仿真計算可以獲得最佳的冷卻效果。
航空發(fā)動機結構示意圖
高壓透平第一級輪盤冷卻計算
原理圖
邊界條件
3個冷氣入口，一個出口，輸入總溫、總壓邊界
邊界條件
如果入口是旋轉的，還需要輸入Swirl數（氣流切向速度和輪盤線速度的比值）
旋轉腔體的建模
Cavity示意圖
導入CAD模型，抓取幾何上的特征點，將盤腔沿徑向切割為8個區(qū)域(Cavity)。利用角動量守恒原理計算氣流在每個Cavity中的速度、溫度、壓力和Swirl的變化。
注意：Cavity只能通過Vortex Chamber或Inertial Chamber創(chuàng)建。
CFD專欄丨氣體存儲一維CFD仿真
實驗裝置圖
一維仿真原理圖
實驗裝置參數
一維CFD模型
熱網絡模型的對流單元定義
McAdams對流換熱系數理論公式：
垂直面的對流換熱系數模型
水平面的對流換熱系數模型
一維仿真結果和實驗的對比：
氦氣壓力隨時間的變化，高壓罐=20.79MPa
氦氣溫度隨時間的變化,高壓罐=20.79MPa
可以看到在前3秒氣體溫度的急劇降低
氦氣溫度隨時間的變化,高壓罐=2.17MPa
隨著氣源壓力的降低，初始時刻溫度降低的幅度也減小了
6
總結
采用Flow Simulator分別模擬了氫氣的快充過程，預冷氫氣的長距離管路輸運，以及壓縮氦氣的充放過程。仿真結果和物理實驗對標達到了理想的精度。
展開 整車熱管理的一維與三維耦合仿真
同時建立了三維整車熱管理數值模型和發(fā)動機及其冷卻系統的一維數值模型。發(fā)動機艙內流場及其換熱特性三維仿真獲得的對流換熱系數和換熱量,可用來在發(fā)動機及其冷卻系統的一維仿真中算出冷卻系各部件的溫度;這些又可作為三維仿真的邊界條件,去更新發(fā)動機艙的熱流特性。如此反復迭代直至收斂。這樣的一維和三維耦合仿真分析,為樣機制造前整車熱管理的仿真提供了一種有效的方法
整車熱管理的一維與三維耦合仿真.pdf
CFD專欄丨電機一維CFD快速熱仿真
電機外觀
電機參數
電機內部熱電偶（紅點）
電機外部熱電偶
電機兩種工作模式下的損耗
不帶變頻器的電機溫度
仿真和試驗對比
帶變頻器的電機溫度
仿真和試驗對比
? Flow Simulator熱網絡模型計算結果（穩(wěn)態(tài)溫度場）
Flow Simulator電機溫度（不帶變頻器）
本期的電機一維CFD快速熱仿真分享就到這里啦，下一期我們將分享更多實用功能，敬請期待。
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展開 車輛冷卻風道的一維CFD仿真分析
本文利用GT-Suite軟件的Cool3D模塊和GT-Cool模塊離散了車輛冷卻風道的3D模型，并采用邊界耦合法建立了特殊冷卻風道的一維CFD仿真模型。在此基礎上，利用主要部件的性能試驗數據建立了某裝甲車輛冷卻系統模型，研究環(huán)境溫度和散熱器高度變化時對冷卻風道主要設計參數之間的影響。仿真結果為冷卻風道的設計提供了理論依據。
04.車輛冷卻風道的一維CFD仿真分析.pdf
JCMsuite案例展示：薄膜太陽能電池的一維模型仿真
本案例展示的是一個一維模型的薄膜太陽能電池示例。它包括一個附加銀層和透明邊界條件的兩個設置，而不是完美的電導體邊界條件進行比較。腳本data_analysis / run_comparison_1D.M對這兩種設置執(zhí)行波長掃描，并將結果可視化，就像薄膜太陽能電池的例子一樣。此外，它在下圖底部所示的半對數圖中顯示了兩種設置的節(jié)能誤差。
一維系統的幾何定義和網格劃分
雖然光源、材料和項目設置與2D模型非常相似，但幾何定義和網格參數的layout.jcm(布局文件)略有不同
與2D和3D幾何定義相比，在1D設置中使用關鍵字Layout1D而不是Layout。上面所示的文件使用了完美的電導體邊界條件，通過為邊界類權分配一個域邊界。關于透明邊界設置和Layout1D的更多信息可以在參數參考中找到。
展開 一維傳熱模型在電池熱仿真中的應用
一維傳熱模型在電池熱仿真中的應用
SAMCEF 轉子動力學仿真案例（一維二維三維）
SAMTECH 公司是世界著名的有限元軟件S A M C E F 的開發(fā)商及供應商，成立于1986年，專注于機械系統仿真、數值分析和多學科優(yōu)化等領域。30年來，SAMTECH憑借強大的技術實力、專業(yè)的技術團隊及完善的服務體系贏得了全球眾多用戶的青睞。轉子動力學分析是判斷航空發(fā)動機運行穩(wěn)定性和可靠性的重要依據，也是提高系統效率、延長使用壽命、實現系統優(yōu)化設計的技術和理論基礎。SAMCEF FOR ROTOR是專業(yè)的轉子動力學分析軟件，在航空發(fā)動機設計分析領域有著廣泛應用，是世界范圍內著名的商用轉子動力學軟件，包含多種轉子模型的定義。
1.一維模型梁—剛性盤—彈簧模型
轉子采用梁單元模擬，軸承采用彈簧單元模擬，輪盤采用集中質量單元模擬。這種模型計算速度快，適用于有大量設計參數需要進行調整的初步分析。
2. 二維模型傅里葉多諧波軸對稱模型
轉子采用2D 傅里葉多諧波單元模擬，可準確描述結構的軸向變形、扭轉變形和彎曲變形。這種模型適合對轉子結構創(chuàng)建更精細的計算分析模型及葉片數量較大的轉子模型。
3. 三維模型（多級）循環(huán)對稱模型或3D 模型
轉子采用3D 有限元實體單元模擬，可以更詳細、更精確的描述發(fā)動機的幾何特性。適用于結構彎扭振動耦合作用明顯時或者葉輪、風扇等較復雜的幾何模型。
這里有SAMCEF轉子動力學建模實例，包括1維/2維/3維模型，
SAMTECH 公司是世界著名的有限元軟件S A M C E F 的開發(fā)商及供應商，成立于1986年，專注于機械系統仿真、數值分析和多學科優(yōu)化等領域。30年來，SAMTECH憑借強大的技術實力、專業(yè)的技術團隊及完善的服務體系贏得了全球眾多用戶的青睞。轉子動力學分析是判斷航空發(fā)動機運行穩(wěn)定性和可靠性的重要依據，也是提高系統效率、延長使用壽命、實現系統優(yōu)化設計的技術和理論基礎。
展開 
（干貨分享）新能源熱管理系統一維仿真分析
同時一輛好的電池車必須關注乘員艙空調舒適度，也就是空調系統，即在夏天和冬天情況下能否滿足乘客加熱和冷卻需要，必然從電池包消耗能量或從爭奪能量，屬于整個系統各個子系統匹配問題，需要通過一維仿真軟件搭建一維模型，對相關參數進行計算和匹配，制定相應的控制策略，同時滿足電池包、乘員艙及其他系統冷卻或加熱的需求。
首先看一下電池包熱管理工程師、整車熱管理工程師、控制工程師所關注熱管理關鍵問題。電池包熱管理工程師：如何滿足電池溫度要求？如何控制溫度均勻性？如何平衡壓降與溫差？冷卻液進口條件如何設定？
整車熱管理工程師：如何滿足電池包冷卻介質進口條件需求？如何預估動態(tài)工況下的發(fā)熱量？如何設計整車熱管理架構，以平衡多種需求？如何優(yōu)化熱管理系統自身的能耗？
控制工程師：低溫起動策略？Sox計算的參考溫度點選取？熱失控預警？環(huán)境控制及能量管理策略？
3D仿真VS 1D仿真
液冷系統傳熱簡介
一般情況下，在進行仿真建模時需了解液冷系統的傳熱路徑，掌握每條傳熱路徑主要傳熱方式。在1D建模時，同樣根據傳熱路徑來進行一維建模，相對于三維仿真，一維更多是物理模型參數輸入，需全面掌握傳熱相關理論知識，明白每個物理量所代表物理含義及過程。
1D建模簡介
以Amesim一維仿真軟件為例，簡單介紹一維仿真軟件建模流程。下圖對應為電池包內電芯3D和1D建模，3D仿真中對電芯進行網格劃分，1D仿真中對電芯進行離散，設置材料屬性。首先實驗數據，通過等效電路模型對電芯進行標定，建立電芯一維仿真，然后建立模組到PACK級別的電芯模型。
1D電池包模型
根據電池包模型建立1D模型，定義不同材料屬性，建立液冷管道、液冷板與電芯的熱傳導、電芯與液冷板的基礎熱阻模型。
展開 CFD專欄丨Flow Simulator案例：航空發(fā)動機燃燒室一維仿真
通過一維仿真快速評估不同燃燒室長度對燃燒效率的影響，避免“過長導致壓損過大，過短導致燃燒不充分”的困境。</li><li>燃料分級設計。模擬主燃區(qū)與補燃區(qū)的燃料分配，平衡高功率工況的穩(wěn)定性和低污染排放需求。</li><li>極端條件預測。在高空低氧條件下，預判燃燒室熄火風險并優(yōu)化點火策略。</li></ol><p><br></p><p><strong>? 一維燃燒室仿真的優(yōu)勢與局限</strong></p><p><br></p><p><strong>優(yōu)勢</strong></p><ol><li>用“分段建模”代替復雜的多維計算，每個控制體代表一個平均狀態(tài)的流動單元。計算速度比三維仿真快百倍以上，適合早期設計迭代。</li><li>系統級分析：可與整機性能模型（如壓氣機、渦輪）無縫耦合。</li><li>物理機制清晰：通過簡化模型揭示燃燒室宏觀規(guī)律（如“富油-貧油”燃燒策略的影響）。</li></ol><p><strong>局限</strong></p><ol><li>細節(jié)缺失：無法捕捉局部現象（如火焰穩(wěn)定性、旋流渦結構）。</li><li>依賴經驗模型：燃燒速率、湍流混合等參數需依賴實驗或高維仿真校準。</li></ol><p><br></p><p>本期的FlowSimulator案例：航空發(fā)動機燃燒室一維仿真分享就到這里啦，下一期我們將分享更多實用功能，敬請期待。
展開 汽車CFD仿真中的一維與三維，哪個更有意思，哪個更牛逼？
對于汽車行業(yè)的CFDer來說，一維仿真與三維仿真是我們工作中經常用到的仿真方法。也許很多人會困惑，什么是一維仿真，什么是三維仿真？為什么要CFD仿真要分成一維和三維，他們各有什么特點？對于菜鳥入門來說哪個更好？實際研發(fā)中哪個作用更大？本周我們就來聊聊CFD的一維與三維仿真。
首先解釋下什么是一維與三維的CFD仿真。一維仿真，代表變量只沿著一個空間方向變化，而在與這個方向垂直的面上均認為相等。三維仿真，則是變量在空間三個方向上都會發(fā)生變化。以一根直管道為例，認為管道每個橫截面上流速均相等，只考慮流速隨管道長度方向的變化就是一維仿真，同時考慮流速隨長度方向以及橫截面上各個半徑方向都發(fā)生變化，則是三維仿真。
從現在比較流行的V模型開發(fā)流程中可以比較容易看出一維與三維CFD仿真之間的關系。 在V流程左邊是虛擬開發(fā)階段，V流程右邊是試驗驗證階段，而一維和三維仿真則主要是在虛擬開發(fā)階段發(fā)揮作用。一維仿真側重于系統級分析，對應于V流程中的整車級分析，系統以及子系統分析，重點在于性能分析，進行關鍵零部件的選型與匹配，在項目前期，將整車目標分解至各個零部件，對關鍵零部件提出具體的性能要求。而三維仿真則側重于零部件級別詳細的開發(fā)，側重于流場詳細結構的優(yōu)化。
上面講起來有些抽象，舉幾個比較實際的例子吧。
（1）整車冷卻系統仿真。一維仿真側重于冷卻系統各個部件之間的匹配，會在一維模型中搭建冷卻系統回路的各個部件模型，分析散熱器的散熱能力是否滿足要求，格柵風量是否足夠，冷卻風扇是否匹配，冷卻水泵是否滿足要求，最終關注冷卻水溫是否滿足開發(fā)要求，若不滿足要求，則從系統層面提供優(yōu)化方案。另外也可以對冷卻系統的控制策略提供一些優(yōu)化意見，比如風扇和水泵的控制等等。
展開 流體系統一維三維耦合仿真的一點粗淺之見（大神求放過）
圖1 流體系統聯合仿真方法示意圖
一維- 三維聯合仿真，將一維計算的簡約、三維計算的直觀完美融合，是一種高效先進的流體系統計算方法，相比較任何一種單一尺度模擬仿真，主要優(yōu)點如下：
1、 更為精確的邊界條件，更為精確的系統動態(tài)特性仿真結果。
2、 簡化邊界條件要求，減少邊界條件的假設以及用戶輸入參數的錯誤。
3、 更為精確的仿真結果 。
一維-三維聯合仿真，分為直接耦合和間接耦合，直接耦合方法有floefd-flowmaster、fluent-flownex等；間接耦合方法有基于MPCCI的FLOWMASTER和fluent聯合仿真，尤是基于MPCCI的耦合方法，有多種代碼耦合方式可以選擇，是一種先進的雙向代碼耦合方式。
圖2 基于MPCCI的1D-3D聯合仿真數據交換示意
現如今的一維 - 三維聯合仿真具體如何實現 ，國內研究的人較少，有價值的參考資料較少，介紹如何同時操作三個軟件實現耦合的資料更是少之又少，而且難度較大。導致流體系統聯合仿真方法的應用和推廣受到很大阻力。鑒于這種情況，我推出了 “基于MPCCI的FLOWMASTER & Fluent聯合仿真專題教程”，將我最近一段時間的聯合仿真經驗 、操作方法法詳細說明 ，并期待能拋磚引玉，促進交流，促 進多尺度聯合仿真方法得到進一步的發(fā)展和應用。
附錄課程大綱（可能與實際課程內容稍有出入，以課程內容為準）。
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