一個汽車冷卻系統的設計
圖2: 結合一維和三維的CFD取兩者之長,使分析兼具速度和準確性。
最初,冷卻系統設計師定義了可穿過水套的壓力和流動速率等一系列邊界條件。他們通過了解待設計汽車的常見駕駛情境以及將如何關聯到發動機最大扭矩轉速(RPM)和水泵性能來確定這些數值。
發動機/水套的結構設計師使用MCAD系統內嵌的FloEFD工具,在水套上進行詳細的流體流動和熱交換分析。她根據系統設計師提出的邊界值范圍建立了一套FloEFD分析。這可能需要通過三維分析運行30、40、甚至更多批模型。這些運行生成的數據自動擬合成詳細的特征圖,現在構成一套完整的水套模型。模型中輸入了水套邊界條件,生成了冷卻液(和發動機)流動溫度。
該模型被簡單地嵌入Flowmaster工具相關數據庫。如今系統設計師能通過新汽車模型預期的系列駕駛情境來進行冷卻分析。冷卻系統中可加入設計變化,從而運行執行分析。水套模型保持完好無缺,因為它涵蓋了所有可能的操作環境。復雜零部件(水套)三維仿真的準確性結合一維冷卻系統分析的速度,將兩者最大優點整合到一個系統中。有了分析速度,系統設計師能夠設計出在具有最佳性能的小帶寬運行的冷卻系統,溫度范圍可能在3-4℃。若冷卻系統在超過該最佳范圍的溫度下運行,則可能導致過熱以及汽車制造商高額保修費用。在低于最佳溫度范圍的溫度下運行則可能導致過度排放和汽油里程數過少。
同樣的方法可用于其它汽車系統,如排氣裝置、燃油和車廂空調等。它還能用于軍事/航空等行業的燃油供應和環境控制、化學加工、能源和公用事業等等。
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