一个汽车冷却系统的设计

一维-三维CFD

明导电子最近宣布推出一个有效结合和利用一维CFD工具Flowmaster和三维工具FloEFD特长的解决方案。图2说明了这一结合了一维和三维的解决方案如何为该例汽车冷却系统工作。

图2： 结合一维和三维的CFD取两者之长，使分析兼具速度和准确性。

最初，冷却系统设计师定义了可穿过水套的压力和流动速率等一系列边界条件。他们通过了解待设计汽车的常见驾驶情境以及将如何关联到发动机最大扭矩转速(RPM)和水泵性能来确定这些数值。

发动机/水套的结构设计师使用MCAD系统内嵌的FloEFD工具，在水套上进行详细的流体流动和热交换分析。她根据系统设计师提出的边界值范围建立了一套FloEFD分析。这可能需要通过三维分析运行30、40、甚至更多批模型。这些运行生成的数据自动拟合成详细的特征图，现在构成一套完整的水套模型。模型中输入了水套边界条件，生成了冷却液（和发动机）流动温度。

该模型被简单地嵌入Flowmaster工具相关数据库。如今系统设计师能通过新汽车模型预期的系列驾驶情境来进行冷却分析。冷却系统中可加入设计变化，从而运行执行分析。水套模型保持完好无缺，因为它涵盖了所有可能的操作环境。

复杂零部件（水套）三维仿真的准确性结合一维冷却系统分析的速度，将两者最大优点整合到一个系统中。有了分析速度，系统设计师能够设计出在具有最佳性能的小带宽运行的冷却系统，温度范围可能在3-4℃。若冷却系统在超过该最佳范围的温度下运行，则可能导致过热以及汽车制造商高额保修费用。在低于最佳温度范围的温度下运行则可能导致过度排放和汽油里程数过少。

同样的方法可用于其它汽车系统，如排气装置、燃油和车厢空调等。它还能用于军事/航空等行业的燃油供应和环境控制、化学加工、能源和公用事业等等。

作者：John Isaac

明导电子机械分析部门