08.发动机舱热管理快速分析方法
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– 自动修复技术（wrapper)
• 可以缩短到 1周 甚至几天
STAR-CCM+包面功能
福特全球使用包面技术
某小客车外气动分析周期
Export STL
Time: 1:0
0.
2:0
0.
18:0 = 21
SSuurrffaaccee AAuuttoo MMeesshh RReeppaaiirr
MRMRaeaenpnpuauaaiailrlr
• CD-adapco has made use of a Low Reynolds Mesh part of our robust process and is used in most of our test cases.
考虑热交换器模型 Grid Generation: 2.75 Hours, 17.3 Million Cells
点通过雨刷的安装孔，从里面探 测到此有流体通路
钣金件厚度
– 对于部分重要零部件，可以手动拉出厚度 - 对大部分零部件，包面时可以自动拉出厚度
CAD
没有厚度
Wrapped Surface
有厚度
表面修复技术（wrapper)
– 原来：手动表面修复技术
• 预测一下修复由几百个部件组成的复杂几何时（比如汽车发动机 舱，准备面网格： 1 个月/熟练工程师）
Dual Fluid Stream Heat Exchanger Simulation
案例2：NASCAR Demo: Data Supplied Thursday, Results sent next day
目录
–国内外汽车发动机舱分析状况 –发动机舱分析核心技术-包面技术 –发动机舱分析核心技术-物理模型 –总结
Optimise
CAD
Repair
Assess Mesh Solve
Step
目录
– 国内外汽车发动机舱分析状况 – 发动机舱分析核心技术-包面技术 – 发动机舱分析核心技术-物理模型 – 总结
包面(warp surface)
• 将输入的几何处理成形状封闭的面，为做体网格做好准 备
• 特点及功能
–1. 将整个区域封闭 –2. 可根据需要来保持特征细节 –3. 在两个不连续的几何间避免连接 –4. 可在模型中寻找结构漏洞 –5. 可自动增加板金件厚度
• 3 Heat Exchangers • 2 Fans • Wall layer around all surfaces
更细化的网格 Grid Generation: 2.5 Hours, 16.5 Million Cells
Low Reynolds mesh on Exterior
Accuracy of Aerodynamics
总结
Ø STAR-CCM+ 提供了从几何修复到后处理的一体化平台， 大大缩短了分析周期及减少软件采购成本
Ø 强大的包面（wrapper)技术大大减少了人工简化修复几 何的工作量
Ø 专业的各种物理模型确保了结果的准确性
Ø CDAJ-China丰富的发动机舱分析经验及技术实力为中国 汽车企业的相关分析提供了强大的支持
国内外汽车发动机舱分析状况
传统方法 建立分析模型
结果处理
Ø
CAD 建模
CAD工程师
CFD
建模和条件 设定
CFD 解算
计算机
后处理
表面修复
es-uhood
耗费巨大的人工投入 ！！
分析流程中的时间分配
包面（Wrapper）－解决当前CFD分析的瓶颈
Time for Step
bottleneck
Total Time Critical
RVReVoepolpaluaiumirmere SSoollvveerr
PPoosstt RReessuullttss
Surface Preparation
Volume Mesh Generation
Solver
某高级轿车外气动及发动机舱分析周期
Export STL data
Time: :36
0:00
叶片位置影响
Fan source
△ ○ ◎
多旋转坐标系
○ △ △
Mixing plane
○ ○ ◎
Biblioteka BaiduSliding mesh
◎ ◎ ○
设定工时
◎
计算时间
◎
稳定性
◎
◎
◎
◎
◎
○
△
◎
○
○
△较差
○一般
◎较好
散热器/风扇网格
No prism layer on ends
8 mm cell size
Fan typically wind milling, modeling not critical. If fan is used, polyhedral cells are
某卡车外气动及发动机舱分析周期
Export STL data
Time: 4:12
:30
2:13
0
16:40 = 23.5 Hours
WWrraappppeerr RReemmeesshheerr
RSRSeueuprprafafiaiarcrcee
TTrriimm MMeesshheerr
PPrriissmm LLaayyeerr
1:27
:00
20.00 = 22 Hours
+ Spinning Tires:10.00
32 Hours
WWrarappppeer r RReemmeesshheer r SRSRueurepfrpaafaacirciere
TTrirmim MMeesshheer r
PLPLarairysiyesmermr VRVRoeolepulpaumaimreire SSoolvlveer r
谢谢！
CAE － 成本节约和技术革新的关键技术
• For accurate drag/lift wake prediction, point of separation is critical for vehicle aerodynamics.
• Our clients have found that Low Reynolds mesh applied to the exterior provides the most accurate results.
typcally used.
3 mm Prism Layer
应用案例1: Ford Mondeo 发动机舱热管理所有工作在一天内完成 Grid Generation: 1.5 Hours, 7 Million Cells
Ford Mondeo
• Medium level of detail • Includes:
– UAｌ：每个单元上的热交换率(×各单元的热交换器的表面积)[W/K] – Thot ： 每个单元上的高温流体温度 [K] – Tcold： 每个单元上的低温流体温度 [K]
• UAL多项，低温流体的速度的多项式 • UAL table，低温流体的速度的table
5.1 热交换器模型（2）
散热器
VVoolluummee MMeesshh
VVoolluummee RReeppaaiirr
MRMRaeaenpnpuauaaiailrlr SSoollvveerr
PPoosstt RReessuullttss
Surface Preparation
Volume Mesh Generation
Solver
PPoosst t RReessuultlsts
Surface Preparation
Volume Mesh Generation
Solver
目录 – 国内外汽车发动机舱分析状况 – 发动机舱分析核心技术-包面技术 – 发动机舱分析核心技术-物理模型 – 总结
热交换器模型（1）
散热器
– 热交换器数值的计算方法 • 每个单元上的热交換量Qcell [W] （+空气侧，-冷却水侧）
• 显著优势
–时间得到了巨大的减少 –通过各种技术控制，可以得到理想的网格精度
封闭表面
特征的保持/简化
CAD
需要大致形状的包面结果
带有局部细化的包面 （结构保持的较好）
防止接触功能
部件1
部件2
有可能在包面后， 两部件有连通的部分
通过设定两部件是不接触后的包面结果 CAD
探测漏洞
如CAD数据中保留有诸如象雨刷安装孔这样的结构，在流体分析中不 应该有此流体通路，所在在自动包面的时候，此功能在车内可放一点，然 后此功能可自动向车外搜索流体通路。
– 热交换器数值的计算方法 • 热交换器总热交換量Q [W]
– UAg： 热交换器的总的热交换率（×热交换器的总面积） [W/K] – Thot-in： 高温流体温度 [K] – Tcold-in： 低温流体温度 [K]
• UAG table, 低温流体的速度的UAG table • Q table，设定低温流体的速度、Q值
热交换器模型（3） 散热器 Q Table
• 选择Q Table
• Q Table详细设置
风扇模型（1）
风扇区域网格
– 风扇源项
含叶片时网格
– 多旋转坐标系 – Mixing plane – Sliding mesh
Spin Direction
风扇模型（2）
风扇模型设定方法特点
精度（流动） 精度（热）
发动机舱热管理快速分析方法
西迪阿特信息科技( 上海）有限公司 技术部 江兴贤
CAE － 成本节约和技术革新的关键技术
目录
– 国内外汽车发动机舱分析状况 – 发动机舱分析核心技术-包面技术 – 发动机舱分析核心技术-物理模型 – 总结
目录
– 国内外汽车发动机舱分析状况 – 发动机舱分析核心技术-包面技术 – 发动机舱分析核心技术-物理模型 – 总结
• 可以缩短到 1周 甚至几天
STAR-CCM+包面功能
福特全球使用包面技术
某小客车外气动分析周期
Export STL
Time: 1:0
0.
2:0
0.
18:0 = 21
SSuurrffaaccee AAuuttoo MMeesshh RReeppaaiirr
MRMRaeaenpnpuauaaiailrlr
• CD-adapco has made use of a Low Reynolds Mesh part of our robust process and is used in most of our test cases.
考虑热交换器模型 Grid Generation: 2.75 Hours, 17.3 Million Cells
点通过雨刷的安装孔，从里面探 测到此有流体通路
钣金件厚度
– 对于部分重要零部件，可以手动拉出厚度 - 对大部分零部件，包面时可以自动拉出厚度
CAD
没有厚度
Wrapped Surface
有厚度
表面修复技术（wrapper)
– 原来：手动表面修复技术
• 预测一下修复由几百个部件组成的复杂几何时（比如汽车发动机 舱，准备面网格： 1 个月/熟练工程师）
Dual Fluid Stream Heat Exchanger Simulation
案例2：NASCAR Demo: Data Supplied Thursday, Results sent next day
目录
–国内外汽车发动机舱分析状况 –发动机舱分析核心技术-包面技术 –发动机舱分析核心技术-物理模型 –总结
Optimise
CAD
Repair
Assess Mesh Solve
Step
目录
– 国内外汽车发动机舱分析状况 – 发动机舱分析核心技术-包面技术 – 发动机舱分析核心技术-物理模型 – 总结
包面(warp surface)
• 将输入的几何处理成形状封闭的面，为做体网格做好准 备
• 特点及功能
–1. 将整个区域封闭 –2. 可根据需要来保持特征细节 –3. 在两个不连续的几何间避免连接 –4. 可在模型中寻找结构漏洞 –5. 可自动增加板金件厚度
• 3 Heat Exchangers • 2 Fans • Wall layer around all surfaces
更细化的网格 Grid Generation: 2.5 Hours, 16.5 Million Cells
Low Reynolds mesh on Exterior
Accuracy of Aerodynamics
总结
Ø STAR-CCM+ 提供了从几何修复到后处理的一体化平台， 大大缩短了分析周期及减少软件采购成本
Ø 强大的包面（wrapper)技术大大减少了人工简化修复几 何的工作量
Ø 专业的各种物理模型确保了结果的准确性
Ø CDAJ-China丰富的发动机舱分析经验及技术实力为中国 汽车企业的相关分析提供了强大的支持
国内外汽车发动机舱分析状况
传统方法 建立分析模型
结果处理
Ø
CAD 建模
CAD工程师
CFD
建模和条件 设定
CFD 解算
计算机
后处理
表面修复
es-uhood
耗费巨大的人工投入 ！！
分析流程中的时间分配
包面（Wrapper）－解决当前CFD分析的瓶颈
Time for Step
bottleneck
Total Time Critical
RVReVoepolpaluaiumirmere SSoollvveerr
PPoosstt RReessuullttss
Surface Preparation
Volume Mesh Generation
Solver
某高级轿车外气动及发动机舱分析周期
Export STL data
Time: :36
0:00
叶片位置影响
Fan source
△ ○ ◎
多旋转坐标系
○ △ △
Mixing plane
○ ○ ◎
Biblioteka BaiduSliding mesh
◎ ◎ ○
设定工时
◎
计算时间
◎
稳定性
◎
◎
◎
◎
◎
○
△
◎
○
○
△较差
○一般
◎较好
散热器/风扇网格
No prism layer on ends
8 mm cell size
Fan typically wind milling, modeling not critical. If fan is used, polyhedral cells are
某卡车外气动及发动机舱分析周期
Export STL data
Time: 4:12
:30
2:13
0
16:40 = 23.5 Hours
WWrraappppeerr RReemmeesshheerr
RSRSeueuprprafafiaiarcrcee
TTrriimm MMeesshheerr
PPrriissmm LLaayyeerr
1:27
:00
20.00 = 22 Hours
+ Spinning Tires:10.00
32 Hours
WWrarappppeer r RReemmeesshheer r SRSRueurepfrpaafaacirciere
TTrirmim MMeesshheer r
PLPLarairysiyesmermr VRVRoeolepulpaumaimreire SSoolvlveer r
谢谢！
CAE － 成本节约和技术革新的关键技术
• For accurate drag/lift wake prediction, point of separation is critical for vehicle aerodynamics.
• Our clients have found that Low Reynolds mesh applied to the exterior provides the most accurate results.
typcally used.
3 mm Prism Layer
应用案例1: Ford Mondeo 发动机舱热管理所有工作在一天内完成 Grid Generation: 1.5 Hours, 7 Million Cells
Ford Mondeo
• Medium level of detail • Includes:
– UAｌ：每个单元上的热交换率(×各单元的热交换器的表面积)[W/K] – Thot ： 每个单元上的高温流体温度 [K] – Tcold： 每个单元上的低温流体温度 [K]
• UAL多项，低温流体的速度的多项式 • UAL table，低温流体的速度的table
5.1 热交换器模型（2）
散热器
VVoolluummee MMeesshh
VVoolluummee RReeppaaiirr
MRMRaeaenpnpuauaaiailrlr SSoollvveerr
PPoosstt RReessuullttss
Surface Preparation
Volume Mesh Generation
Solver
PPoosst t RReessuultlsts
Surface Preparation
Volume Mesh Generation
Solver
目录 – 国内外汽车发动机舱分析状况 – 发动机舱分析核心技术-包面技术 – 发动机舱分析核心技术-物理模型 – 总结
热交换器模型（1）
散热器
– 热交换器数值的计算方法 • 每个单元上的热交換量Qcell [W] （+空气侧，-冷却水侧）
• 显著优势
–时间得到了巨大的减少 –通过各种技术控制，可以得到理想的网格精度
封闭表面
特征的保持/简化
CAD
需要大致形状的包面结果
带有局部细化的包面 （结构保持的较好）
防止接触功能
部件1
部件2
有可能在包面后， 两部件有连通的部分
通过设定两部件是不接触后的包面结果 CAD
探测漏洞
如CAD数据中保留有诸如象雨刷安装孔这样的结构，在流体分析中不 应该有此流体通路，所在在自动包面的时候，此功能在车内可放一点，然 后此功能可自动向车外搜索流体通路。
– 热交换器数值的计算方法 • 热交换器总热交換量Q [W]
– UAg： 热交换器的总的热交换率（×热交换器的总面积） [W/K] – Thot-in： 高温流体温度 [K] – Tcold-in： 低温流体温度 [K]
• UAG table, 低温流体的速度的UAG table • Q table，设定低温流体的速度、Q值
热交换器模型（3） 散热器 Q Table
• 选择Q Table
• Q Table详细设置
风扇模型（1）
风扇区域网格
– 风扇源项
含叶片时网格
– 多旋转坐标系 – Mixing plane – Sliding mesh
Spin Direction
风扇模型（2）
风扇模型设定方法特点
精度（流动） 精度（热）
发动机舱热管理快速分析方法
西迪阿特信息科技( 上海）有限公司 技术部 江兴贤
CAE － 成本节约和技术革新的关键技术
目录
– 国内外汽车发动机舱分析状况 – 发动机舱分析核心技术-包面技术 – 发动机舱分析核心技术-物理模型 – 总结
目录
– 国内外汽车发动机舱分析状况 – 发动机舱分析核心技术-包面技术 – 发动机舱分析核心技术-物理模型 – 总结