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【5月13日】Simerics-MP+在整車CFD仿真分析中的應用
時間:2022-05-12 13:35:31  作者:

行業背景

因汽車行業經濟性、動力性以及穩定性要求日益迫切,汽車整車與整車部件的性能評估對汽車設計與性能提升有至關重要的作用,包括:汽車前端通風、底盤熱管理、涉水能力、進氣系統、剎車冷卻、外流場、進氣室水管理、水箱油箱、風擋除霜、換熱器部件性能評估等等。

 

在汽車研發設計過程中,需要對各類部件以及整車性能進行大量的論證和試驗研究,以保證方案的可行性,除傳統試驗研究之外,設計部門越來越多使用計算機仿真手段進行新產品的研發。目前,汽車仿真行業涌現出多種通用大型計算軟件,但是應用于汽車整車以及部件系統,解決專門問題的專業化計算軟件相對匱乏。整車系統的準確仿真具有相當大的挑戰,主要體現在以下幾個方面:


  • 整車系統幾何復雜,網格生成較難,計算量大;
  • 剎車冷卻等動態模擬困難;
  • 水箱、油箱晃蕩與運動特性描述復雜;
  • 部分區域涉及微米間隙,不易進行網格劃分;
  • 涉水、除霜等多相流問題,仿真困難。


 

Simerics-MP+在以上幾個方面的模擬具有獨特的技術優勢,其為整車CFD仿真專門開發的整車模板“Simerics-MP+ for Vehicle”,可以高效的解決整車CFD仿真問題,減少用戶的工作量,有效降低設計成本,縮短設計周期,提高產品質量


Simerics-MP+整車模板功能介紹


  • Simerics公司作為Simerics-MP+軟件開發商,長期服務于北美三大汽車廠商,并融入到客戶的研發環節。基于整車研發需求,結合軟件先進的物理模型、網格技術,以及整車模擬的應用特點,將整車CFD模擬的流程和規范進行定制封裝,形成專業的整車熱流分析模板,即Vehicle Template,可精確模擬車輛發動機前艙通風、整車熱管理、汽車涉水、整車氣動性能等多方面的流動散熱問題。功能特點如下:需繁瑣的幾何清理,幾何模型直接可用;
  • 網格生成模板化,一鍵式網格生成,自動多區塊網格加密;
  • 模型設置模板化,包括多孔介質,風扇模型設置,邊界條件的自動設置等;
  • 超快的建模能力,可節約3/4的建模時間;
  • 精確的計算結果,多個車型的試驗驗證。
采用模板一鍵式劃分機艙網格



Simerics-MP+整車仿真典型應用


1. 整車發動機艙通風模擬計算


整車網格模型

網格解析程度


速度和壓力云圖分布


不同部位壓力分布


外流場流線分布


2. 整車涉水仿真

整車網格解析


機艙進水分布情況預測


3. 整車外氣動仿真


DrivAer車是Audi A4與BMW3結合的汽車模型,具有公開、完善的外氣動試驗數據。DrivAer具有三種車型:Fastback、Notchback、Estateback,如下所示:


DrivAer試驗模型


三種車型


采用Simerics-MP+對三款DrivAer車型進行了整車外氣動計算,并與試驗結果進行比對,吻合度非常高,完全滿足工程精度要求。


壓力云圖分布



Notchback車型Y=0截面車頂壓力系數結果對比 


4. 熱管理-風擋除冰除霜仿真


不同時刻下冰融化過程與融化時間預測

通過調用整車網格模板,能夠快速進行初始幾何模型與網格建立,如下: 


初始幾何與網格模型


除霜除冰過程環境溫度變化


5. 汽車油箱注油晃蕩仿真

案例一:油箱晃蕩



流體域網格示意圖




油箱晃蕩預測結果


本次計算模型為公開實際的具有實驗數據的油箱模型,為驗證Simerics-MP+在油箱晃蕩分析方面的準確性,進行了數值與試驗對比,部分結果如下:


試驗與仿真結果對比


案例二:油箱晃蕩預測基礎上,考慮油箱的充油過程,油箱注油部分仿真結果如下:


注油過程


考慮加速度與油箱運動的仿真結果


課程內容

1. Simerics-MP+整車模板功能介紹

2. Simerics-MP+汽車涉水應用

    2.1 快速網格創建

    2.2 涉水條件設置

    2.3 如何生成邊界層網格

    2.4 車身表面濺水等結果分析


課程日期

2022年5月13日周五下午15點


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