CN111090917A - 一种基于计算流体力学的整车进排气系统自动化分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及整车进排气系统技术。在一个实施例中，一种基于计算流体力学（CFD）的整车进排气系统自动化分析方法包括如下步骤：进行三维体网格模型划分；设置边界条件；设置计算参数；进行相应的CFD计算；记录计算结果；以及生成报告。应用根据本发明的实施例的方法，可以减少整车进排气系统设计过程中的重复性的人工分析操作，简化分析流程的复杂度，提高整体设计效率。
Description
技术领域
本发明总体上涉及整车进排气系统，并且更具体地，涉及一种基于计算流体力学的整车进排气系统自动化分析方法。
背景技术
对于传统燃油动力车辆及混合动力车辆而言，整车进排气系统是车辆的重要组成部分。其中进气系统的温度和流量直接影响到发动机的工作效率和燃烧效率，排气系统直接影响到排放和整车振动噪声等性能。
目前，在设计整车进排气系统时常常会应用计算流体力学（Computational FluidDynamics，“CFD”）。CFD是流体力学和计算机科学相互融合的一项技术，它从计算方法出发，利用计算机快速的计算能力得到流体控制方程的近似数值解，其计算内容通常可包括流动、传热、传质、燃烧等过程的细节。因此，CFD分析计算对整车进排气系统各零件的结构设计起到关键的指导作用。
但是，由于受到结构布局的影响以及考虑整车性能的要求，在车辆的相关研发过程中，整车进排气系统的CFD分析计算的反复次数很多，仿真分析部门和设计部门之间的反馈速度较慢，人员工作量很大，这严重制约了车辆研发的效率。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种基于计算流体力学的整车进排气系统自动化分析方法，以减少整车进排气系统设计过程中的重复性的人工分析操作，简化分析流程的复杂度，提高整体设计效率。
本发明的一个方面提供了一种基于计算流体力学（CFD）的整车进排气系统自动化分析方法，其特征在于，包括如下步骤：进行三维体网格模型划分；设置边界条件；设置计算参数；进行相应的CFD计算；以及记录计算结果。
本发明的又一个方面提供了一种计算机存储介质，其中存储有计算机程序，该计算机程序可被处理器执行以实现上述方法。
附图说明
从结合附图的以下详细说明中，将会使本发明的上述和其他目的及优点更加完整清楚。在可能的情况下，所有附图中使用相同的参考编号来指代相同或相似的元素或零件。
图1示出了根据本发明一实施例的基于计算流体力学的整车进排气系统自动化分析方法的示例流程图。
图2示出了根据本发明另一实施例的基于计算流体力学的整车进排气系统自动化分析方法的示例流程图。
具体实施方式
下文是本发明示范实施例的详细描述，附图中图示了这些实施例的示例。应注意的是，下文的描述是为了解释和说明，因此不应视为对本发明的限制。在不背离本发明原理的前提下，本领域技术人员可以根据实际需要对这些实施例进行电、机械、逻辑和结构上的更改，而不脱离本发明的范围。此外，本领域技术人员可以理解，针对任何具体的应用场景或实际需要，可以将下文描述的不同实施例的一个或多个特征进行组合。
图1示出了根据本发明一实施例的基于计算流体力学的整车进排气系统自动化分析方法的示例流程图。在图1中，流程开始于方框101。
在方框102处，进行三维体网格模型划分，以得到可供后续分析计算的三维体网格模型。
在方框103处，进行边界条件的设置。在一个实施例中，边界条件可包括以下至少之一：入口，出口，以及壁面。
在方框104处，进行计算参数的设置。在一个实施例中，计算参数可包括以下至少之一：计算步数，收敛准则，以及松弛因子。
在方框105处，进行相应的CFD计算。根据上述获得的三维体网格模型数据，以及设置的边界条件和计算参数，可以用计算机进行相应的CFD计算。
在方框106处，记录计算结果。
可选地，在方框107处，可基于计算结果来生成报告。例如，可根据需要，通过脚本让CFD软件自动生成相应的图片和数据结果，同时结合pptx的开发，可自动生成需要的pptx报告。这样，可以进一步增强CFD计算结果的可读性，便于不同部门人员之间的工作交接，提高整体的效率。
本发明的实施例可适用的CFD软件包括，例如：Fluent软件。
图2示出了根据本发明另一实施例的基于计算流体力学的整车进排气系统自动化分析方法的示例流程图。需要说明的是，总体上，图2是在图1基础上的进一步细化，因此参照图1描述的内容与参照图2描述的相关部分互相对应。
在图2中，方框202-207是进行三维体网格模型划分的相关步骤。在方框202处，准备三维面网格模型，此步骤可利用例如CFD相关的前处理软件来进行，并可将三维面网格模型按照CFD软件要求的格式输出，以便后续利用CFD软件进行计算。
在方框203处，根据预设的整车进排气系统的零件名称数据对三维面网格模型进行完整性检查。例如，可在CFD软件中导入三维面网格模型，并根据已有的整车进排气系统的零件名称数据对三维面网格模型的完整性进行检查。如能满足要求，则进入方框205；如不能满足要求，则进入方框204，识别缺失的三维面网格模型名称，并重新（在例如前处理软件中）准备三维面网格模型。
如下所示，表1和表2分别列出了CFD分析所需要的整车进气和排气系统的完整零件名称列表的示例，其可用于方框203处的完整性检查。
| v151_airclninduct | v151_airindout |
| v151_airclnboxdn | v151_aintfilterup |
| v151_airclnboxup | v151_aintfilterdn |
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| v151_airclnoutduct2maf | v151_aintmafsens |
| v151_airclnoutduct2end | v151_aintafclnbox |
| v151_airindin |
表1 整车进气系统完整零件名称
| v101_frtconvoutconout | v153_convoutconin | v153_rtmuffinsrrpnl | v153_aintltmuffpparnd |
| v101_rrconvoutconout | v153_convbdyinsfrt | v153_rtmuffinspipe | v153_aintrtmuffin |
| v153_pipefrttdp | v153_convbdyinsrr | v153_aintrrtdpin | v153_aintrtmuffout |
| v153_piperrtdp | v153_resfrt | v153_aintrrtdpout | v153_aintrtmufffrtpnl |
| v153_pipbtwrrtdprrflex | v153_resmid | v153_aintconvinconin | v153_aintrtmuffmidpnl |
| v153_pipbtwrrflexuhconv | v153_resmidrr | v153_aintconvinconout | v153_aintrtmuffrrpnl |
| v153_pipbtwconvfrtres | v153_resrr | v153_aintconvbdyin | v153_aintrtmuffppin |
| v153_pipbtwfrtrrres | v153_rrresfrt | v153_aintconvbdyout | v153_aintrtmuffppout |
| v153_pipbtwrrresmuff | v153_rrresmid | v153_aintconvoutconin | v153_aintrtmuffpparnd |
| v153_pipebtwflexfrtres | v153_rrresmidrr | v153_aintconvoutconout | v153_aintehrsin |
| v153_pipebtwresmuff | v153_rrresrr | v153_aintresin | v153_aintehrsout |
| v153_pipebtwresrrjnt | v153_ltmufffrt | v153_aintresout | v153_aintehrsexsdin |
| v153_piperrjoint | v153_ltmuffmid | v153_aintresfrtpnl | v153_aintehrsexsdout |
| v153_pipebtwrrjntltmuff | v153_ltmuffmidrr | v153_aintresmidpnl | v153_aintehrsgassdin |
| v153_pipebtwrrjntrtmuff | v153_ltmuffrr | v153_aintresrrpnl | v153_aintehrsgassdout |
| v153_lttailpipe | v153_rtmufffrt | v153_aintresppin | v153_aintflexin |
| v153_rttailpipe | v153_rtmuffmid | v153_aintresppout | v153_aintflexout |
| v153_lttailpipelt | v153_rtmuffmidrr | v153_aintrespparnd | v153_aintfrtflexin |
| v153_lttailpipert | v153_rtmuffrr | v153_aintrrresin | v153_aintfrtflexout |
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| v153_rttailpipert | v153_resinsmidpnl | v153_aintrrresfrtpnl | v153_aintrrflexout |
| v153_pipebtwrrresrrjnt | v153_resinsrrpnl | v153_aintrrresmidpnl | v153_aintfrtpipeuhjnt |
| v153_pipebtwftdpfrtjnt | v153_resinspipe | v153_aintrrresrrpnl | v153_aintpiperrjntin |
| v153_pipebtwfrtjntflex | v153_rrresinsfrtpnl | v153_aintrrresppin | v153_aintpiperrjntinoutlt |
| v153_frtflexout | v153_rrresinsmidpnl | v153_aintrrresppout | v153_aintpiperrjntinoutrt |
| v153_frtflexin | v153_rrresinsrrpnl | v153_aintrrrespparnd | v153_lttailppout |
| v153_rrflexout | v153_rrresinspipe | v153_aintltmuffin | v153_rttailppout |
| v153_rrflexin | v153_ltmuffinsfrtpnl | v153_aintltmuffout | v153_lttailppltout |
| v153_convinconout | v153_ltmuffinsmidpnl | v153_aintltmufffrtpnl | v153_lttailpprtout |
| v153_convinconin | v153_ltmuffinsrrpnl | v153_aintltmuffmidpnl | v153_rttailppltout |
| v153_convbdyout | v153_ltmuffinspipe | v153_aintltmuffrrpnl | v153_rttailpprtout |
| v153_convbdyin | v153_rtmuffinsfrtpnl | v153_aintltmuffppin | |
| v153_convoutconout | v153_rtmuffinsmidpnl | v153_aintltmuffppout |
表2 整车排气系统完整零件名称
下面继续描述图2的流程。
在方框205处，对通过完整性检查的三维面网格模型进行三维体网格模型划分。此步骤可利用CFD软件来进行处理。
在方框206处，检查生成的三维体网格模型是否满足预设的质量要求，如能满足要求，则进入方框208；如不能满足要求，则进入方框207，识别不满足预设的质量要求的三维体网格模型部分，并对其进行网格质量调整（即重新进行三维体网格模型划分），直至其满足所述预设的质量要求。
通过检查并纠正缺失的、不满足要求的三维模型数据，可确保进入后续计算的三维模型数据是完整的并且符合要求的。这可以进一步减少设计流程的反复，提高整体效率。
在方框208处，对满足预设的质量要求的三维体网格模型进行边界条件设置。在方框209处，检查所设置的边界条件是否满足预设的条件，如果满足，则进入方框210；如果不满足，则返回方框208，重新设置边界条件，直至边界条件满足所述预设的条件。在一个实施例中，该预设的条件可以是：设置的边界条件是否与后台设置相一致。对边界条件进行检查，可确保边界条件的有效性，从而避免错误，并进一步减少流程反复的可能，提高整体效率。
在方框210处，设置计算参数。在方框211处，进行相应的CFD计算。在方框212处，检查计算结果是否收敛，如果收敛，则进入方框213；如果不收敛，则返回方框210，重新设置计算参数并进行相应的CFD计算。对计算结果进行收敛性检查，可确保获得的是收敛的计算结果，从而避免错误，并进一步减少流程反复的可能，提高整体效率。
图2的其余部分与图1的对应部分相似，不再赘述。
应用根据本发明实施例的基于CFD的整车进排气系统自动化分析方法，可以减少整车进排气系统CFD仿真分析流程的复杂度，减少设计过程中的重复性的人工分析操作，从而加快了仿真分析部门和设计部门之间的反馈速度，提高了整体的设计效率。
需要说明的是，本文中所示的流程/装置方框图是功能实体，可以但不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。本领域技术人员可以采用软件形式来实现这些功能实体，或者在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，又或者在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。例如，可以用软件编程实现这些功能，并将这些计算机程序指令加载到计算机或其他可编程数据处理器上以使一系列的操作在计算机或其他可编程处理器上执行，以便构成计算机实现的进程，以使计算机或其他可编程数据处理器上执行的这些指令提供用于实施此流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能。
相应地，本发明的一个方面提供一种计算机存储介质，其中存储有计算机程序，所述计算机程序可被处理器（可以是各种合适的通用或专用的处理器、计算装置、信息处理设备等）执行以实现上文中参照图1，图2 描述的各实施例的方法或流程。
还应该注意在一些备选实现中，除非另有明确的相反说明或技术内容有明确的相反限定，流程方框图的方框中所示的功能/操作可以不按流程图所示的次序来发生。例如，依次示出的两个框实际可以基本同时地执行，或这些框有时可以按逆序执行，具体取决于实际情况和所涉及的功能/操作。
以上示例主要说明了本发明的主要实施例。尽管只对其中一些本发明的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明原理及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。
Claims (9)
1.一种基于计算流体力学（CFD）的整车进排气系统自动化分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
进行三维体网格模型划分；
设置边界条件；
设置计算参数；
进行相应的CFD计算；以及
记录计算结果。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进行三维体网格模型划分还包括：
准备三维面网格模型；
根据预设的所述整车进排气系统的零件名称数据来对所述三维面网格模型进行完整性检查；以及
对通过完整性检查的所述三维面网格模型进行三维体网格模型划分。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进行三维体网格模型划分还包括：
检查生成的三维体网格模型是否满足预设的质量要求，并且对不满足所述预设的质量要求的三维体网格模型部分进行网格质量调整，直至其满足所述预设的质量要求。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述边界条件包括以下至少之一：
入口，出口，以及壁面。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算参数包括以下至少之一：
计算步数，收敛准则，以及松弛因子。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，设置边界条件还包括：
检查所述边界条件是否满足预设的条件，如果不满足，则重新设置所述边界条件，直至所述边界条件满足所述预设的条件。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，记录计算结果还包括：
检查所述计算结果是否收敛，如果不收敛，则重新设置所述计算参数并进行相应的CFD计算；如果收敛，则记录所述计算结果。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
基于所述计算结果来生成报告。
9.一种计算机存储介质，其中存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序可被处理器执行以实现如权利要求1-8中任一项所述的方法。
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