汽車外流體仿真的案例
Flowmaster 汽車熱流體系統(tǒng)仿真方面的應(yīng)用
以此為基礎(chǔ)，可以仿真暖起、怠速、正常運(yùn)轉(zhuǎn)以及加載等不同工況，精確預(yù)測(cè)壓力、流量、溫度和其它性能參數(shù)。
Flowmaster V7汽車版元件庫
V7汽車版在Flowmaster V7通用版標(biāo)準(zhǔn)流體及熱元件庫的基礎(chǔ)上，為用戶定制了種類豐富的汽車工業(yè)專用元件庫。汽車版系統(tǒng)模型可以進(jìn)行穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)，可壓縮和不可壓縮流體的計(jì)算，達(dá)到精確預(yù)知系統(tǒng)性能的目的。同時(shí)，它也可以用來優(yōu)化元部件的尺寸，了解元部件改變對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響。
汽車工業(yè)的前后處理工具
◆ 快捷的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換
針對(duì)試驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)，比如壓降隨流量的變化、換熱器相關(guān)數(shù)據(jù)等，內(nèi)置了無量綱參數(shù)轉(zhuǎn)換功能，從而可直接應(yīng)用于軟件模擬，無需采用第三方工具。
◆ 頻域分析
可獲得液壓系統(tǒng)的頻譜與能譜結(jié)果，方便工程師對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)與優(yōu)化。
成功應(yīng)用案例及用戶
德國(guó)寶馬（BMW）汽車公司使用Flowmaster對(duì)燃油供給系統(tǒng)、柴油噴射系統(tǒng)、曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與仿真。此外，對(duì)水套冷卻系統(tǒng)利用Flowmaster與Fluent進(jìn)行了聯(lián)合計(jì)算。
康明斯（Cummins）使用Flowmaster設(shè)計(jì)工業(yè)柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)，結(jié)果表明計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合良好。
Caterpillar Defence Products在Flowmaster的幫助下十分有競(jìng)爭(zhēng)力的爭(zhēng)取到了數(shù)百萬英鎊的合同，為英國(guó)陸軍提供戰(zhàn)斗工程車方案。
國(guó)內(nèi)具有領(lǐng)導(dǎo)地位的汽車企業(yè)與研究機(jī)構(gòu)均選用Flowmaster作為流體系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具，典型用戶包括：上汽、東風(fēng)汽車、奇瑞、長(zhǎng)安汽車、玉柴、北方車輛研究所、清華汽車研究所、長(zhǎng)春一汽研究所、康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)研究中心、北方發(fā)動(dòng)機(jī)研究所等。
展開 汽車開發(fā)中的空氣動(dòng)力學(xué)及流體力學(xué)仿真
新車型，新?lián)?CFD/CAE 軟件開發(fā)和解決方案供應(yīng)商CD-adapco 公司道路交通總監(jiān)Frederick Ross 指出，隨著CFD 軟件仿真技術(shù)的發(fā)展，其所服務(wù)的市場(chǎng)也在不斷發(fā)展和變化中。他認(rèn)為電動(dòng)汽車和電動(dòng)汽車相關(guān)技術(shù)都是目前非常重要的設(shè)計(jì)對(duì)象。能源使用和管理對(duì)電動(dòng)汽車和各種混合動(dòng)力車來說都是非常重要的一項(xiàng)工作。有效的空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)對(duì)這些車輛來說就意味著冷卻系統(tǒng)阻力、滾動(dòng)阻力、風(fēng)阻（Cd）以及傳動(dòng)損失的減少。“人們?yōu)樘岣哕囕v燃油經(jīng)濟(jì)性絞盡腦汁，事實(shí)上是包含了所有這些領(lǐng)域的一個(gè)整體工作。”他說道。
在這些分析中，系統(tǒng)仿真和彼此的交互與獨(dú)立的空氣動(dòng)力學(xué)分析相比較來說更加重要。他舉例來說，2007 年，公司重新設(shè)計(jì)了STAR-CCM+ 代碼， 其目的是為了更容易地實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)仿真的分析。“這才是實(shí)現(xiàn)最佳設(shè)計(jì)的推動(dòng)因素，而不僅僅是流體力學(xué)，”Ross 解釋道。STAR-CCM+ 涵蓋機(jī)械張力、熱傳遞以及空氣聲學(xué)，此外還有其他一些物理領(lǐng)域。STAR-CCM+ 還有一個(gè)耦合求解器，可以解決多個(gè)物理領(lǐng)域的問題。
開發(fā)流程本身是一個(gè)耦合系統(tǒng)，包含風(fēng)洞測(cè)試和CFD 仿真。“今天所有大型汽車制造商每天都針對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)進(jìn)行仿真和風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，”他說道。風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)采用近似模型，與仿真差不多，只不過模型不同而已。一旦原型和相關(guān)部件制作好，風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的結(jié)果更快。相比較來說，仿真可以進(jìn)行一些通過物理方式永遠(yuǎn)無法實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)測(cè)試。此外，仿真還可以對(duì)結(jié)果實(shí)現(xiàn)可視化， 而這些可能通過物理數(shù)據(jù)根本無法實(shí)現(xiàn)。“這兩種方式形成了完美的互補(bǔ)。”Ross 表示。
他還指出他的客戶提出需要更多的優(yōu)化解決方案， 可以最大化地利用他們所做的仿真。該公司不久前收購了Red Cedar 公司，后者擁有一套產(chǎn)品，可以通過其專有的SHERPA 算法對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。
展開 汽車開發(fā)中的空氣動(dòng)力學(xué)及流體力學(xué)仿真
其中一個(gè)客戶就是通用汽車旗下的先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì) 部門（Advanced Engine Design）。該部門設(shè)計(jì)技術(shù)總監(jiān)Rod Baker 稱，CAD 和CAE 的集成可以讓他們將分析工具直接交到產(chǎn)品設(shè)計(jì)師的手中。“這對(duì)我們來說是一種 新的嘗試，我們發(fā)現(xiàn)流體仿真是進(jìn)行方向比較的有力工具，”他解釋道。這些產(chǎn)品工程師通過這樣的工具來確 定某個(gè)具體的設(shè)計(jì)是否合理，之后的迭代是否可以提高 產(chǎn)品的性能，又或者某個(gè)更改是否會(huì)影響產(chǎn)品的性能而 需要被舍棄。“針對(duì)一些設(shè)計(jì)，我們有時(shí)候可能要對(duì)某個(gè)零部件的形狀進(jìn)行30 到40 次的迭代，”他解釋道。采用這種方式的工作效率甚至要高于專門的CAE 分析師。
通用公司在一個(gè)單獨(dú)的CAE 部門依然有一些這樣的分析師，但是一些特定的模板可以幫助設(shè)計(jì)師來建立并執(zhí)行流體仿真。這種方式大大提高了CAE 針對(duì)流體仿真（用于指導(dǎo)早期設(shè)計(jì)方案）的易用性。“我們還是會(huì)征 求這些分析師的意見，來做一些驗(yàn)證試驗(yàn)，”Baker 說道。他還指出模板對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)師來說起到了一個(gè)入門工具的 作用，給他們學(xué)習(xí)如何使用NX流體仿真軟件的機(jī)會(huì)。“一旦他們知道了怎么用，我們發(fā)現(xiàn)他們會(huì)觸類旁通，很快 就可以自己進(jìn)行模型的建立。”這些模板可以讓他們自 主地學(xué)習(xí)軟件的使用方法，而不用通過專門的培訓(xùn)方式來學(xué)習(xí)。
Baker 還指出了關(guān)鍵的一點(diǎn)：幾何形狀的優(yōu)化是完全手動(dòng)的。設(shè)計(jì)師在流場(chǎng)分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，根據(jù)自己 的技能和經(jīng)驗(yàn)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整，逐步實(shí)現(xiàn)對(duì)幾何形狀的優(yōu)化。
展開 Ansys Fluent應(yīng)用于新能源汽車行業(yè)的流體仿真解決方案
難點(diǎn)3：電機(jī)電控的綜合管理
目前純電動(dòng)新能源汽車的電機(jī)電控?zé)峁芾硇枨笫巧岬男枨螅瑥娜纸嵌葋砜紤]的話電機(jī)所需要耗散的這部分熱量能否應(yīng)用于乘員艙及電池的熱管理是一個(gè)行業(yè)研究的熱點(diǎn)。此外基于電機(jī)電控的工作工況得到熱損耗最終實(shí)現(xiàn)最佳散熱性能和最小泵功消耗的最優(yōu)匹配，也是工程上需要解決的難點(diǎn)之一。
難點(diǎn)4：NVH
汽車行駛速度不斷提高，但由于氣動(dòng)噪聲的數(shù)值與車速的六次方成正比，以及速度每增加一倍，氣動(dòng)噪聲將增加18dB左右，因此，汽車產(chǎn)生的氣動(dòng)噪聲顯得十分突出，這是由于汽車外形存在大的拐角、截面變化和各種突出物，氣流容易發(fā)生分離，形成復(fù)雜的非定常流，引發(fā)汽車表面空氣層極大的壓力脈動(dòng)，從而產(chǎn)生氣動(dòng)噪聲。該噪聲成為影響車內(nèi)乘坐舒適性和的重要因素。汽車外形的復(fù)雜性以及氣動(dòng)噪聲的產(chǎn)生和傳播的復(fù)雜性，導(dǎo)致對(duì)氣動(dòng)噪聲產(chǎn)生的機(jī)理認(rèn)識(shí)和控制還有一定的難度。
03
解決方案
隨著計(jì)算流體力學(xué)和聲學(xué)計(jì)算方法的成熟，數(shù)值計(jì)算正在成為解決熱管理以及氣動(dòng)噪聲問題的主要工具。ANSYSFluent幫助汽車制造商在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)加入熱管理和外氣動(dòng)仿真，提高新能源汽車制造中的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，開發(fā)不同的產(chǎn)品以滿足不同的客戶需求。
1、外流場(chǎng)風(fēng)阻分析
1.1 造型風(fēng)阻分析
設(shè)計(jì)階段整車外造型風(fēng)阻分析，針對(duì)車輛設(shè)計(jì)外觀造型進(jìn)行優(yōu)化，采用造型硬質(zhì)模型進(jìn)行風(fēng)洞驗(yàn)證。
1.2 整車風(fēng)阻分析
開發(fā)階段整車風(fēng)阻分析，針對(duì)整車空氣動(dòng)力學(xué)套件（氣壩、氣簾、擾流板、格柵等）進(jìn)行優(yōu)化，采用試制樣車進(jìn)行風(fēng)洞驗(yàn)證（一般會(huì)做一到兩輪風(fēng)洞試驗(yàn)）。
展開 
【流體仿真】具有空氣動(dòng)力學(xué)反饋的2D汽車輪廓的交互設(shè)計(jì)
引 言
汽車造型的設(shè)計(jì)需要在審美和性能之間取得微妙的平衡。雖然流體模擬提供了評(píng)估給定形狀的空氣動(dòng)力學(xué)性能的手段，但它的計(jì)算成本阻礙了它在設(shè)計(jì)的早期探索階段的使用，在這個(gè)階段，美學(xué)是決定的。交互式系統(tǒng)可幫助設(shè)計(jì)師創(chuàng)建空氣動(dòng)力學(xué)汽車輪廓。
系統(tǒng)依賴于一個(gè)神經(jīng)代理模型來預(yù)測(cè)汽車形狀周圍的流體流動(dòng)，一旦設(shè)計(jì)師繪制出汽車輪廓，就為他們提供流體可視化和形狀優(yōu)化反 饋。與之前專注于時(shí)間平均流體流動(dòng)的工作相比，描述了如何在從多個(gè)預(yù)計(jì)算模擬中提取的瞬時(shí)、同步觀測(cè)數(shù)據(jù)上訓(xùn)練我們的模型，這樣我們就可以對(duì)動(dòng)態(tài)流動(dòng)特征(如渦流)進(jìn)行可視化和優(yōu)化。
展開 積鼎CFD VirtualFlow：航空及汽車燃油晃動(dòng)流體仿真計(jì)算及試驗(yàn)對(duì)比
燃油晃動(dòng)，作為航空、航海及汽車工業(yè)中一個(gè)重要的物理現(xiàn)象，一直以來都受到廣泛關(guān)注。在飛行器、船舶或汽車的運(yùn)行過程中，由于外部擾動(dòng)或內(nèi)部燃料的消耗，油箱內(nèi)的燃油會(huì)產(chǎn)生晃動(dòng)。這種晃動(dòng)不僅會(huì)影響燃油的供應(yīng)穩(wěn)定性，還可能對(duì)整體結(jié)構(gòu)的安全性造成威脅。積鼎科技致力于在多相流，流體仿真（cfd），流體力學(xué)等研究中起到一定實(shí)用作用，VirtualFlow作為主要產(chǎn)品，具有極高的實(shí)用性，接下來我們將運(yùn)用VirtualFlow來對(duì)具體問題進(jìn)行分析。
圖1 汽車儲(chǔ)液罐內(nèi)的液體晃動(dòng)
為了更加準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)和控制燃油晃動(dòng)現(xiàn)象，工程師們一直在尋求高效的數(shù)值模擬方法。而VirtualFlow，作為一款流體仿真軟件，在該鄰域擁有強(qiáng)大的潛力。
界面追蹤模型
VirtualFlow擁有的Level Set模型可以很好地應(yīng)用于燃油晃動(dòng)領(lǐng)域。關(guān)于Level Set 方法，往期文章已做過介紹：界面追蹤：Level Set 與 VOF
Level Set 方法通過距離函數(shù)直接追蹤界面，而非VOF模型需要重構(gòu)界面。因此，其優(yōu)勢(shì)在于界面擁有明確的定義，且可以很好地處理界面出現(xiàn)劇烈拓?fù)渥兓那闆r（例如液面破碎、聚并等）。對(duì)于Level Set 方法可能帶來的質(zhì)量守恒性方面，VirtualFlow針對(duì)性采用Local+Global補(bǔ)償修正，避免了早期LevelSet方法的質(zhì)量守恒性較差的問題，解決了相體積不守恒的數(shù)值問題。總之，VirtualFlow軟件提供的Level Set方法對(duì)于相界面的跟蹤識(shí)別的優(yōu)勢(shì)是非常明顯的，非常適用于燃油晃動(dòng)這種存在大尺度界面的應(yīng)用領(lǐng)域。
算例一：某型飛機(jī)油箱燃油晃動(dòng)的分析算例
本節(jié)提供了VirtualFlow軟件通過剛體運(yùn)動(dòng)功能實(shí)現(xiàn)的某型飛機(jī)油箱燃油晃動(dòng)的分析算例，該飛機(jī)的油箱組成如圖所示。
展開 新能源汽車動(dòng)力電池?zé)峁芾頍?em>流體仿真案列分析
圖14為低溫行車電芯監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫度變化曲線，整個(gè)仿真過程包括低溫加熱和1c放電工況，在低溫加熱工況下，電芯監(jiān)測(cè)點(diǎn)最高溫度10.9℃，最大溫差6℃，液冷系統(tǒng)加熱速率為1.6℃/min；1c放電工況，檢測(cè)點(diǎn)最高溫度30℃，放電末端溫差在3.7℃內(nèi)。溫差整體先增大后減小，加熱拉大電芯溫差，放電過程溫差減小，主要是由于放電過程中每個(gè)電芯發(fā)熱量一樣，發(fā)熱較電芯底部加熱熱量更加均勻。
圖13低溫加熱電芯溫度變化云圖（動(dòng)圖）
圖14 低溫加熱電芯溫度變化曲線
以上是筆者關(guān)于新能源汽車動(dòng)力電池液冷系統(tǒng)熱流體仿真分析，希望對(duì)大家有所幫助，如有不當(dāng)，歡迎批評(píng)指正。為了幫助大家更好的掌握ANSY-SCDM和STAR-CCM+在動(dòng)力電池?zé)?em>仿真應(yīng)用，自2019年10月10日起，我將在平臺(tái)發(fā)布《新能源汽車PACK熱流場(chǎng)分析進(jìn)階16講》。
當(dāng)前我已經(jīng)更新到第15期，感興趣的朋友可以關(guān)注和訂閱，微信：fxy331386375一起交流學(xué)習(xí)和進(jìn)步本人提供資料模型和學(xué)習(xí)答疑，希望對(duì)學(xué)習(xí)型工程師有所幫助吧！學(xué)習(xí)鏈接https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c14059
展開 線下培訓(xùn) | Cradle CFD通用流體及散熱＆Actran汽車聲學(xué)內(nèi)飾NVH仿真培訓(xùn)
培訓(xùn)課程：
培訓(xùn)時(shí)間：4月17日-18日
培訓(xùn)地點(diǎn)：青島市海克斯康智慧產(chǎn)業(yè)園高新區(qū)華貫路885號(hào)
適用人群：工程技術(shù)、研究機(jī)構(gòu)和高校等初次接觸Cradle軟件且對(duì)CFD仿真應(yīng)用有興趣的人。
培訓(xùn)目標(biāo)：
?了解CFD仿真流程及規(guī)范：計(jì)算域的建立原則、分析條件設(shè)置、網(wǎng)格劃分原則、模型簡(jiǎn)化原則等CFD解析中常見的規(guī)范性問題；
?能采用scFLOW和scSTREAM完成通用流體以及散熱分析，如模型建立、前處理、計(jì)算過程、后處理，并完成部分典型的實(shí)例操作；
?掌握通用流體及散熱仿真的相關(guān)功能。
培訓(xùn)費(fèi)用：培訓(xùn)免費(fèi)，上機(jī)培訓(xùn)參加請(qǐng)自帶電腦
培訓(xùn)咨詢：沈老師 18561302360
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培訓(xùn)課程：
培訓(xùn)時(shí)間：4月17日-18日
培訓(xùn)地點(diǎn)：上海市閔行區(qū)華中路6號(hào)七寶德必易園A316室
適用人群：針對(duì)汽車行業(yè)聲學(xué)內(nèi)飾NVH仿真工程師、汽車行業(yè)NVH設(shè)計(jì)人員以及其他行業(yè)關(guān)注聲學(xué)材料特點(diǎn)及仿真技術(shù)的相關(guān)人員。
培訓(xùn)目標(biāo)：本次課程針對(duì)車內(nèi)噪聲的NVH仿真分析進(jìn)行培訓(xùn)，特別是內(nèi)飾車身 (Trimmed Body，簡(jiǎn)稱TB模型) 的建模和分析關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)講解，以實(shí)操為基礎(chǔ)，結(jié)合真實(shí)案例，手把手幫您解鎖聲學(xué)內(nèi)飾仿真技術(shù)。
培訓(xùn)費(fèi)用：培訓(xùn)免費(fèi)，上機(jī)培訓(xùn)參加請(qǐng)自帶電腦
培訓(xùn)咨詢： Actran聲學(xué)團(tuán)隊(duì) 18500105781
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展開 汽車CAE仿真及試驗(yàn)報(bào)告相關(guān)規(guī)范文件，總共115個(gè)文件，涵蓋結(jié)構(gòu)剛度、強(qiáng)度、振動(dòng)噪聲、流體、熱等內(nèi)容
https://market.m.taobao.com/app/idleFish-F2e/widle-taobao-rax/page-detail?wh_weex=true&wx_navbar_transparent=true&id=626068242710&ut_sk=1.XPSeLugial4DAGmBU4iMR4z3_21407387_1598433544277.Copy.detail.626068242710.1052255158&forceFlush=1
