整车CFD仿真解决方案
汽车外流场CFD模拟
第30卷增刊 2007年12月合肥工业大学学报(自然科学版)J OURNAL OF HEF EI UNIV ERSI TY O F TECHNOLO GYVol.30Sup Dec.2007 收稿日期22作者简介许志宝(6),男,山西大同人,安徽江淮汽车股份有限公司工程师汽车外流场CFD 模拟许志宝(安徽江淮汽车股份有限公司技术中心,安徽合肥 230022)摘 要:汽车的空气动力学特性很大程度影响着汽车的经济性、动力性以及稳定性。
该文利用C FD 方法对某款汽车的外流场进行模拟,模型模仿风洞实验,计算出该汽车的风阻系数和升力系数,并对尾部扰流板进行了改进,最终得到了满足设计要求的流场性能。
关键词:汽车空气动力学;CFD ;涡流;风阻系数中图分类号:U46111 文献标识码:A 文章编号:100325060(2007)(Sup )20162203The CFD simula tion of exter ior flow f ield ar oun d a ca rXU Zhi 2bao(Technological Cent er ,A nhui Ji anghuai Auto m o bil e Co.,Lt d ,Hefei 230022,China)Abstract :The ae rodynamics infl uences great ly t he dynamics properties ,t he f uel economy and t he oper 2ati ng performance of car s.This paper di sc usses t he application of t he CFD met hod in our automobile in exterior flowfield ,si mulat es t he model of t he experi ment of wi nd t unnel ,cal culat es t he dra g coeffi 2cient and lif t coefficie nt ,and int roduce s how we modif y t he empennage and get a good resul t.K ey w or ds :aerodyna mics ;C FD ;t urbulence ;drag coefficient0 引 言随着汽车行驶速度的提高,作用在汽车上的气动力也越来越大。
汽车行业电池热管理CFD分析方案
将多个模组加入整包模型当 中，并加入整车热管理模型，对 能量管理进行预测，并推进能量 管理设计。
整包级别仿真：
整包热管理性能预测
温度分布
试
标定后的仿真 验
已删除
值
标
定
单体级仿真： 单体电芯模型标定
四、问题讨论
4.1 较为先进的电池热管理仿真方法
方法一（电化学模型） ① BDS建立电芯模型，并完成循环工况的
三维乘员舱模型 三维前端进气模型
整车一维模型
三维电池包模型
三、电池热管理CFD分析案例分享
3.7 电池包正向开发
离散电池单元，根据欧姆定律和泊松定 律确定电压、电流、内阻、发热量在单电芯 内的分布。
根据自然对流加载对流换热系数，与电 池上温度传感器进行温度标定。
电流分布 电压分布
初次仿真 已删除
将单电芯引入模组并加冷却 结构，对该模块的热管理性能进 行预测，为热管理设计提供技术 支撑。
整包温差、模组温差、平均温度，获取电芯串并联方式 电芯电流、比热容 冷却结构、工质、流量 流场、温度场仿真 部件选型、策略制定 仿真模型验证、系统测试及整车测试
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目录 Contents
1 背景简介 2 电池热管理开发流程 3 电池热管理CFD分析案例分享 4 问题讨论
三、电池热管理CFD分析案例分享
仿真计算误差较大的主要不确定因素： 1.电池热源估算
2.进水温度为恒定值
三、电池热管理CFD分析案例分享
6. 电池包热管理策略仿真
• 一维软件与三维软件耦合分析 • 热管理策略优化分析：
① 电池包加热的时间要求 ② 电池包温升得到有效控制 ③ 模组及整包的温差要求 ④ 热管理系统的能量消耗 ⑤ 热管理系统对其它系统的影响
基于CFD的汽车外流场数值模拟及优化
基于CFD的汽车外流场数值模拟及优化钱娟;王东方;缪小东;苏国营【摘要】以某客车车型为研究对象，利用CATIA和FLUENT软件结合进行三维外流场模拟分析及车型优化。
通过对汽车进行数值模拟计算，并对优化后的模型进行气动特性分析，减小了气动阻力系数并为汽车造型优化提供了基本的参考。
【期刊名称】《制造业自动化》【年(卷),期】2016(038)004【总页数】4页(P74-76,92)【关键词】空气动力学;fluent;数值模拟;造型优化【作者】钱娟;王东方;缪小东;苏国营【作者单位】南京工业大学机械与动力工程学院，南京 211816;南京工业大学机械与动力工程学院，南京 211816;南京工业大学机械与动力工程学院，南京211816;南京工业大学机械与动力工程学院，南京 211816【正文语种】中文【中图分类】U461.10 引言汽车空气动力特性是指在运动过程中与空气的作用力对汽车燃油经济性、操纵稳定性、舒适性等性能有重要影响[1]。
汽车空气动力学的研究通常是对汽车性能、汽车流场与压强、冷却系统等内容进行，可以降低气动阻力系数从而改善稳定性，可以减小空气阻力来提高燃油经济性，可以通过改善内部空气流通散热提高乘坐舒适性[2]。
计算流体力学CFD（Computational fluid dynamics）广泛应用于各种数值计算，其基本思想是用一个离散的变量值的集合来代替原先在时间、空间域上连续的物理量场，并建立起能够代表变量关系的方程组，最后求解方程组得到变量近似解[3]数值。
计算CFD技术在模拟流场时的优势首先体现在利用CFD可以充分模拟流动结构，为之后开发者有效的发现问题和改进方案；其次与试验相比缩短设计周期、节省试验开销。
1 数值模拟的基本控制方程汽车空气流动的特性实质是流体流动、换热的问题，任何流体流动问题都要遵守基本物理守恒定律，本文可以用Navier-Stokes方程来描述，在笛卡尔坐标中x、y、z三分量上的动量方程：式中：P—流体微元体所受压力；Fx、Fy、Fz—微元体中流体受到x、y、z三个方向上的体力。
电动汽车机舱散热问题cfd仿真分析优化及试验验证
汽车工程学报 Chinese Journal o汽f A车u工to程m学oti报ve Engineering
Vol.9 No.6 Nov. 20第199 卷
电动汽车机舱散热问题 CFD 仿真分析优化及试验验证
李喆隆，李 涛，李现今
（北京新能源汽车股份有限公司，北京 100176）
目 前， 分 析 电 动 汽 车 机 舱 散 热 问 题 有 两 种 方 式：环境舱试验和 CFD 仿真。环境舱试验包括整车 热平衡试验和整车降温试验。由于现阶段机舱内散 热器能力的盈余，电动汽车热平衡试验发现的问题 往往是电机、绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）和电池的零部件内局部 过热。机舱内冷凝器是否有足够的散热能力，会在 电动汽车降温试验中体现出来。该试验方法 的优点 是可信度高，能够为研发提供直接的整改依据；缺 点是成本高、周期长，不能在设计初期及时发现问 题。CFD 仿真的优点是成本低、周期短，能够在研 发早期发现关键问题，缩短整车开发周期。然而要 想完全模拟电动汽车降温试验，需要三维机舱热流 场、整车一维能量流、空调箱和乘客舱的三维热流 场共同的瞬态耦合计算，目前国内几乎难以完整开 展。通过模拟机舱内稳态的流场来获得关键信息是 当前可行的技术路线。目前，大部分国内车企采用 仿真与试验相结合的方式来解决机舱散热问题。
LI Zhelong，LI Tao，LI Xianjin
（Beijing Electric Vehicle Co.，Ltd.，Beijing 100176，China）
Abstract：The average head temperature of the pilot and copilot was found to be higher than the target value in the air conditioning performance test of an electric vehicle prototype，demonstrating a lack of cooling capability of the vehicle. A 3-D CFD simulation of electric vehicle under-hood flow was conducted to investigate the flow distribution and the cause of insufficient cooling capability. Through adding a condenser deflector and adjusting the grill opening，the air intake volume of the grill section was increased largely during electric vehicle idling，which meant more fresh air would go through the condenser and the hightemperature circumfluence was reduced during both electric vehicle idling and moving. In the final test after the modification，the average head temperature of the pilot and copilot was 5 ℃ lower than before and even lower than the target value. Hence，under-hood components packaging is critical to the cooling capability of electric vehicles. Keywords：electric vehicle；under-hood flow；cooling capability；computational fluid dynamics；air mass flow
数据仿真驱动的产品设计流程优化
数据仿真驱动的产品设计流程优化一、数据仿真在产品设计中的应用背景随着科技的不断发展，产品设计面临着越来越复杂的挑战。
传统的产品设计流程往往依赖于经验和试错法，这不仅效率低下，而且可能导致产品质量不稳定和成本增加。
数据仿真技术的出现为产品设计带来了新的机遇。
在现代制造业中，产品的复杂性不断提高，涉及到多个学科领域的知识和技术。
例如，在汽车设计中，需要考虑机械结构、流体力学、电子系统等多个方面。
传统的设计方法很难在设计阶段全面考虑这些因素的相互影响。
数据仿真技术可以通过建立数学模型，模拟产品在不同工况下的性能表现，从而为设计师提供更全面的信息。
同时，市场竞争的加剧也要求企业能够更快地推出高质量的产品。
数据仿真可以在虚拟环境中对产品进行测试和优化，大大缩短了产品开发周期。
例如，在航空航天领域，通过数据仿真可以在设计阶段对飞行器的性能进行评估，避免了大量的实物试验，节省了时间和成本。
此外，消费者对产品的个性化需求也越来越高。
数据仿真可以帮助企业更好地了解消费者的需求，通过对用户数据的分析和仿真，设计出更符合用户需求的产品。
二、数据仿真驱动的产品设计流程1. 需求分析阶段在这个阶段，首先要收集和分析用户需求。
通过市场调研、用户反馈等方式，获取关于产品功能、性能、外观等方面的需求信息。
同时，还要考虑到产品的使用环境、法规要求等因素。
然后，利用数据仿真技术对这些需求进行量化分析。
例如，可以通过建立用户行为模型，模拟用户在不同场景下对产品的使用方式，从而更准确地确定产品的功能需求。
2. 概念设计阶段基于需求分析的结果，进入概念设计阶段。
在这个阶段，设计师会提出多个设计概念。
数据仿真可以帮助设计师对这些概念进行初步评估。
例如，可以通过建立简单的物理模型，模拟不同设计概念的基本性能，如力学性能、流体性能等。
通过对仿真结果的分析，筛选出具有潜力的设计概念，进一步细化和完善。
3. 详细设计阶段在详细设计阶段，需要对产品的各个部件进行详细设计。
基于CFD的汽车发动机舱热管理及优化
基于CFD的汽车发动机舱热管理及优化谢暴;陶其铭【摘要】为了研究汽车发动机舱热管理，设计出与整车开发流程相匹配的发动机舱热管理工作的模拟分析流程。
基于“计算流体力学”CFD软件中的STAR-CCM+，分析了某车型发动机舱的冷流场，提出其前端进气格栅的优化方案。
该优化方案使流经散热器与冷凝器的风量分别提升7.0%和9.6%。
获得了优化的发动机舱的温度分布云图及热平衡温度。
针对风险部件进行舱内热害仿真分析，得到目标监测点温度满足许用温度要求。
水温试验模拟仿真分析中的整车热平衡，仿真精度≥85%，舱内热害仿真精度≥95%。
结果表明：应用该流程具有较高的计算效率和可靠性。
%A simulation analysis process of nacel e thermal management was designed to investigate the thermal management in cabin of a developing automobile considering lfow match. An optimization scheme of the front air intake gril e was made by the nacel e cold lfow ifeld analysis to a model automobile based on the STAR-CCM+of the CFD (Computational Fluid Dynamics) software. The optimal scheme increased air volume by 7.0%for radiator and by 9.6%for condenser. The thermal equilibrium temperatures and the temperature distributions in the cloud for the optimal scheme were obtained to analyze the thermal pol ution in an automobile cabin. The target temperature for risk parts was obtained by cabin thermal damage simulation to monitor the satisfy requirement of al owable temperature. The thermal equilibrium simulation results for an automobile were veriifed by water experiments with an accuracy of 85%or higher. The cabin thermal damage has an accuracy of 95%or more.Therefore, the design process has a high computing efifciency and a high reliability.【期刊名称】《汽车安全与节能学报》【年(卷),期】2016(007)001【总页数】8页(P115-122)【关键词】汽车发动机舱;热害;热管理;CFD软件;冷流场;热平衡【作者】谢暴;陶其铭【作者单位】安徽职业技术学院机械工程系，合肥230011，中国;江淮汽车股份有限公司，合肥230022，中国【正文语种】中文【中图分类】TH123Dynamics); cold flow field; heat balance现代汽车采用的低车身、小型化的流线型设计趋向[1]，使得发动机舱内空间狭小、零部件安放位置紧凑；而增压+缸内喷、分层燃烧、双离合变速器(dual clutch transmission，DCT）等众多新技术在汽车上的应用，也使机舱内附件增多且产生较大的工作热量；从而易形成过热的发动机舱环境[2]。
CFD技术在汽车车身设计中的应用
CFD技术在汽车车身设计中的应用随着汽车科技不断的发展完善，车身设计的功能已经不仅仅是满足美感的要求，还包括空气动力学性能、安全性能等多个方面的考虑。
为了使车辆在行驶过程中获得更好的运行、性能和燃油经济性，汽车车身设计需要通过CFD技术来实现。
CFD技术是一种利用计算机模拟物理过程的方法，它可以模拟气体或液体经过物体表面时的流动情况，并且可以对流场内参数进行详细的数值计算。
在汽车设计中，CFD技术可以帮助设计师实现对流场进行可视化和计算分析做出了很大的贡献。
CFD技术在汽车车身设计中的应用主要有以下几个方面：1. 车身周围气流的分析利用CFD技术分析车身周围的气流情况，可以帮助设计师了解车身外形对流场的影响，从而进行调整，改善车辆的空气动力学性能。
在不同的风场状态下，通过CFD技术的帮助下，改变不同部位的车身外形，以达到优化空气阻力的效果。
2. 可视化设计汽车设计师可以利用CFD技术制作出汽车外形的三维模拟图，这些图可以让设计师直观的看到气流在车身表面的运行情况。
针对流场的可视化分析，可以帮助设计师通过直观的方式确定车身的外形，同时也可以将设计师现有的想法和概念以三维模拟的方式表现出来。
3. 优化车辆行驶性能CFD技术不仅可以分析气流情况，也可以模拟车辆在不同路面、不同条件下的行驶情况，验证车辆的操控性能和行驶性能。
通过模拟分析，设计师可以根据CFD模拟结果，针对车身部件做出设计调整，以改善车辆的行驶性能和燃油经济性。
4. 减少碰撞风险汽车在发生碰撞时对车辆及乘员的损害最小化是一个重要的目标，设计师可以借助CFD技术来评估车身的碰撞风险，并根据评估结果进行防护结构和保护措施的设计方案。
同时根据数学计算的结果，可以让设计师在车身防护措施的设计上更加的合理有效。
结论CFD技术在汽车车身的设计中能够帮助设计师实现多方面的要求，专注于汽车车身的气流分析，优化车身的外形设计，提高车辆的行驶性能，以及保证车辆在碰撞时的安全性能。
CFD技术在汽车车身设计中的应用
可供参考。 相对于国内汽车厂商较少的风洞试验次 数和经费投入，国外汽车厂商更多依靠试验来指导 局部细化及小改换代以更新造型，达到优化空气动 力 学 的 目 的[1~3]。
从空气动力学分析中常见的局部问题着手，探 讨 CFD 技术对车身设计的辅助作用，如发动机舱进
保证计算效率的前提下提高了仿真精度。 该模型不 仅能够满足法规静压强度要求， 对于比整车碰撞更 苛刻的各种部件碰撞工况如平面墙撞击、 半面墙撞 击、低位水平杆撞击、高位水平杆撞击、垂直杆撞击 等， 也能够很好的贴近试验曲线。 通过与实体单元 模型比较可知， 本文有限元建模既提高了模型的计 算精度，也保证了模型的计算效率，能够满足工程实 用要求。
空气动力学分析，可以评估发动机舱散热性能，预测
2013 年 第 4 期
A B
-1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 压力系数
图 2 进气格栅附近的压力系数
3.2 换气性能评估 通过观测通风盖板处压力系数分布， 可以了解
空调的换气性能， 确定空调新风入口处的压力系数 是否满足设计要求。 进气口位置应该设立在压力系 数较大的区域。
主题词：车身设计 ＣＦＤ 空气动力学 局部评估 中图分类号：U462.3 文献标识码：A 文章编号：1000－3703（2013）04－0014－04
Application of CFD Analysis Method in Vehicle Design
Wang Jun, Gong Xu, Li Yilin, Ye Jian （Changan Automotive Engineering Institute, CAE Department） 【Abstract】Beginning from some typical local problems in automotive aerodynamics analysis, the researchers investigate the function of CFD （Computational Fluid Dynamics） analysis in vehicle design and describe following details in this article, including evaluation of under -hood air inflow heat dissipation, efficiency evaluation for HVAC airflow exchange, A-pillar modification, wind noise estimation for rearview mirror, rear spoiler and front bumper optimization, etc., which are adopted to examine body design, and provide reference to vehicle aerodynamic analysis.
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整车CFD仿真解决方案
Siemens PLM Software 张杰
Realize innovation. Unestricted© Siemens AG 2017
目录
•新能源汽车CFD仿真分析概览
•CFD在汽车开发中各阶段的应用
•基于CFD的设计空间探索
•问题交流
新能源汽车CFD 仿真分析内容概览
3
Cross validation
气动噪声
制动系统
空气动力学
乘员舱舒适性管理
Thermal problems
Comfort
Safety (driving)Safety (visibility)Environment (save energy)
Unique environment
Aerodynamics
CL
Crosswind CY,CS,CR Aeroacoustics Cooling Soiling
Wiper lifting
Water management
Aerodynamics
CD
电池包热管理
电机散热
电控器散热
汽车空气动力学性能概要
—整车开发& CAE 驱动设计
产品企划概念设计工程设计样车制造试验生产
项目部
性能
总布置动力底盘电器CAE
碰撞
NVH
结构
CFD
…
试验
碰撞
风洞
道路
…
CFD贯穿整车开发流程——整车性能开发项：属性模块
动力性、经济性、驾驶性PED
排放（Emissions）
热管理（ThermoDynamic）
整车重量（Weight）
空气动力学（AeroDynamic）
人机舒适性（Ergonomics）
感知质量（Perceived Quality）
NVH
安全性能（Safety）
操稳及平顺性（Ride & Handling）
制动性能（Braking）
环保性能（Environment）
耐久性能（Durability）
空调性能（Climate comfort）
电器性能及HMI（Electric Performance & HMI）EMC
水管理（water management）
使用维护性（Serviceability）整车空气动力学
PSF MR PS PA FSR
PC
PSI PTR LR LS J1OKtB
气动噪声
整车热管理
水管理
目录
•新能源汽车CFD仿真分析概览
•CFD在汽车开发中各阶段的应用
•基于CFD的设计空间探索
•问题交流
CFD贯穿空气动力学开发流程——空气动力学CFD计算分析过程
优化历程
PC PA LR LS PS
PSF
目标分析CAS分析及优化整车虚拟分析及优化验证及改进优化
造型阶段工程设计阶段试验验证概念设计
验证分析
NPDS流程
下车身优化：机舱/车底↓风阻≈ 5%↓风阻≈ 1%
发动机罩
顶盖
后扰流板
后风挡
侧围
上车身造型优化
↓风阻≈10%优化底部底部护板
结构等措施CFD计算
分析过程
—造型CAS 面：CFD 计算分析
目标
达到外CAS 面Cd 目标基本确定外形
模拟内容及方法半车快速模拟平底
寻优思路输入
外CAS 面几何
模拟规模-10M 网格
-K-Omega SST
—造型CAS面：优化思路
头部
•减少高压区域
•头部下压
•-圆滑
•角度
—造型CAS面：优化思路
尾部
•压尾
•减少尾涡
侧面
•轮罩
—造型CAS面：CFD计算分析—二维校核
上车身阻力分析
—工程设计阶段：CFD 计算分析模拟规模-20-30M -K-Omega SST 目标达到整车Cd 目标优化整车(底盘和发动机舱)模拟内容及方法整车模拟(机舱+底盘)输入A 面-机舱风量少-通过底盘速度小
—工程设计阶段：CFD 计算分析后扰流板优化后视镜
型面设计型面优化A 处发动机底部护板建议1
建议2建议3
优化分析基础模型
方案1方案2
方案1方案2
样车数据冻结局
部
优
化
车
身
部
件
优
化。