行业背景

因汽车行业经济性、动力性以及稳定性要求日益迫切，汽车整车与整车部件的性能评估对汽车设计与性能提升有至关重要的作用，包括：汽车前端通风、底盘热管理、涉水能力、进气系统、刹车冷却、外流场、进气室水管理、水箱油箱、风挡除霜、换热器部件性能评估等等。

 

在汽车研发设计过程中，需要对各类部件以及整车性能进行大量的论证和试验研究，以保证方案的可行性，除传统试验研究之外，设计部门越来越多使用计算机仿真手段进行新产品的研发。目前，汽车仿真行业涌现出多种通用大型计算软件，但是应用于汽车整车以及部件系统，解决专门问题的专业化计算软件相对匮乏。整车系统的准确仿真具有相当大的挑战，主要体现在以下几个方面：

• 整车系统几何复杂，网格生成较难，计算量大；
• 刹车冷却等动态模拟困难；
• 水箱、油箱晃荡与运动特性描述复杂；
• 部分区域涉及微米间隙，不易进行网格划分；
• 涉水、除霜等多相流问题，仿真困难。

 

Simerics-MP+在以上几个方面的模拟具有独特的技术优势，其为整车CFD仿真专门开发的整车模板“Simerics-MP+ for Vehicle”，可以高效的解决整车CFD仿真问题，减少用户的工作量，有效降低设计成本，缩短设计周期，提高产品质量。

Simerics-MP+整车模板功能介绍

• Simerics公司作为Simerics-MP+软件开发商，长期服务于北美三大汽车厂商，并融入到客户的研发环节。基于整车研发需求，结合软件先进的物理模型、网格技术，以及整车模拟的应用特点，将整车CFD模拟的流程和规范进行定制封装，形成专业的整车热流分析模板，即Vehicle Template，可精确模拟车辆发动机前舱通风、整车热管理、汽车涉水、整车气动性能等多方面的流动散热问题。功能特点如下：需繁琐的几何清理，几何模型直接可用；
• 网格生成模板化，一键式网格生成，自动多区块网格加密；
• 模型设置模板化，包括多孔介质，风扇模型设置，边界条件的自动设置等；
• 超快的建模能力，可节约3/4的建模时间；
• 精确的计算结果，多个车型的试验验证。

采用模板一键式划分机舱网格

Simerics-MP+整车仿真典型应用

1. 整车发动机舱通风模拟计算

整车网格模型

网格解析程度

速度和压力云图分布

不同部位压力分布

外流场流线分布

2. 整车涉水仿真

整车网格解析

机舱进水分布情况预测

3. 整车外气动仿真

DrivAer车是Audi A4与BMW3结合的汽车模型，具有公开、完善的外气动试验数据。DrivAer具有三种车型：Fastback、Notchback、Estateback，如下所示：

DrivAer试验模型

三种车型

采用Simerics-MP+对三款DrivAer车型进行了整车外气动计算，并与试验结果进行比对，吻合度非常高，完全满足工程精度要求。

压力云图分布

Notchback车型Y=0截面车顶压力系数结果对比 

4. 热管理-风挡除冰除霜仿真

不同时刻下冰融化过程与融化时间预测

通过调用整车网格模板，能够快速进行初始几何模型与网格建立，如下： 

初始几何与网格模型

除霜除冰过程环境温度变化

5. 汽车油箱注油晃荡仿真

案例一：油箱晃荡

流体域网格示意图

油箱晃荡预测结果

本次计算模型为公开实际的具有实验数据的油箱模型，为验证Simerics-MP+在油箱晃荡分析方面的准确性，进行了数值与试验对比，部分结果如下：

试验与仿真结果对比

案例二：油箱晃荡预测基础上，考虑油箱的充油过程，油箱注油部分仿真结果如下：

注油过程

考虑加速度与油箱运动的仿真结果

课程内容

1. Simerics-MP+整车模板功能介绍

2. Simerics-MP+汽车涉水应用

    2.1 快速网格创建

    2.2 涉水条件设置

    2.3 如何生成边界层网格

    2.4 车身表面溅水等结果分析

课程日期

2022年5月13日周五下午15点

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