CN112149218B - 冷却系统仿真分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出的一种冷却系统仿真分析方法，所述方法包括步骤：获取冷却系统三维模型，对所述冷却系统三维模型进行分析以得到第一仿真数据；获取冷却系统一维模型，并在将所述第一仿真数据输入至所述冷却系统一维模型之后，对所述冷却系统一维模型进行分析，以得到第一分析数据；根据所述第一分析数据与所述第一仿真数据得到修正数据；将所述修正数据输入至所述冷却系统一维模型，并对所述冷却系统一维模型进行分析。通过联合一维模型和三维模型，使得在存在热回流的情况下，通过三维模型对一维模型中的仿真数据进行修正，从而使得一维模型能够正确地评估分析结果。

Description

冷却系统仿真分析方法

技术领域

本发明涉及系统分析领域，尤其涉及一种冷却系统仿真分析方法。

背景技术

现有的车辆一维模型仿真侧重于冷却系统各个部件之间的匹配，而在低速工况下，车辆前端冷却模块可能吸入来自机舱的热回流空气，这会增加前端模块的热负荷，而一维模型仿真无法评估前端冷却模块的进气温度与进气流量，最终影响发动机水温的仿真结果，进而难以精确评估该热回流空气对发动机水温造成的影响。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种冷却系统仿真分析方法，旨在解决现有技术中一维仿真在存在热回流的情况下无法评估正确的分析结果的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种冷却系统仿真分析方法，所述方法包括步骤：

获取冷却系统三维模型，对所述冷却系统三维模型进行分析以得到第一仿真数据；

获取冷却系统一维模型，并在将所述第一仿真数据输入至所述冷却系统一维模型之后，对所述冷却系统一维模型进行分析，以得到第一分析数据；

根据所述第一分析数据与所述第一仿真数据得到修正数据；

将所述修正数据输入至所述冷却系统一维模型，并对所述冷却系统一维模型进行分析。

可选地，所述将所述修正数据输入至所述冷却系统一维模型，并对所述冷却系统一维模型进行分析的步骤之前还包括：

根据所述修正数据判断所述第一分析数据是否需要被修正；

若是，则执行步骤将所述修正数据输入至所述冷却系统一维模型，并对所述冷却系统一维模型进行分析。

可选地，所述修正数据中包括前端模块的迎风高温面积，所述根据所述修正数据判断所述第一分析数据是否需要被修正的步骤包括：

获取所述修正数据中前端模块的迎风高温面积；

根据所述前端模块的迎风高温面积的大小来判断所述第一分析数据是否需要被修正。

可选地，所述根据所述前端模块的迎风高温面积的大小判断所述第一分析数据是否需要被修正的步骤包括：

获取所述修正数据中前端模块的迎风面总面积，并计算所述前端模块的迎风高温面积除以前端模块的迎风面总面积的商；

若所述前端模块的迎风高温面积除以前端模块的迎风面总面积的商小于预设修正阈值，则所述第一分析数据不需要被修正；

若所述前端模块的迎风高温面积除以前端模块的迎风面总面积的商大于或等于预设修正阈值，则所述第一分析数据需要被修正。

可选地，所述修正数据包括冷凝器在迎风高温面积上的第一高温进气量与第一进气温度，以及中冷器在迎风高温面积上的第二高温进气量与第二进气温度，所述将所述修正数据输入至所述冷却系统一维模型，并对所述冷却系统一维模型进行分析的步骤包括：

获取修正数据中冷凝器在迎风高温面积上的第一高温进气量与第一进气温度，以及中冷器在迎风高温面积上的第二高温进气量与第二进气温度；

根据所述第一高温进气量得到第一常温进气量，根据所述第二高温进气量得到第二常温进气量；

将包含所述第一高温进气量、第一常温进气量、第一进气温度、第二高温进气量、第二常温进气量以及第二进气温度的修正数据输入至所述冷却系统一维模型，并对所述冷却系统一维模型进行分析。

可选地，所述根据所述第一高温进气量得到第一常温进气量，根据所述第二高温进气量得到第二常温进气量的步骤包括：

获取第一仿真数据中的冷凝器的第一初始常温进气量以及中冷器的第二初始常温进气量；

将所述第一初始常温进气量减去所述第一高温进气量的差作为第一常温进气量；

将所述第二初始常温进气量减去所述第二高温进气量的差作为第二常温进气量。

可选地，所述根据所述修正数据判断所述第一分析数据是否需要被修正的步骤之后包括：

若否，则将所述第一分析数据作为分析结果。

可选地，所述对所述冷却系统三维模型进行分析以得到第一仿真数据的步骤包括：

对所述冷却系统三维模型进行分析以得到包含冷凝器的第一初始常温进气量、中冷器的第二初始常温进气量以及散热器的第三初始常温进气量的第一仿真数据。

可选地，所述在将所述第一仿真数据输入至所述冷却系统一维模型之后，对所述冷却系统一维模型进行分析，以得到第一分析数据的步骤包括：

获取环境温度；

将第一仿真数据中冷凝器的第一初始进风温度、中冷器的第二初始进风温度以及散热器的第三初始进风温度更新为所述环境温度；

在将更新后的第一仿真数据输入至所述冷却系统一维模型之后，对所述冷却系统一维模型进行分析，以得到第一分析数据。

可选地，所述第一分析数据包括散热器出风温度，所述第一仿真数据中包括迎风面温度分布数据，所述根据所述第一分析数据与所述第一仿真数据得到修正数据的步骤包括：

根据所述散热器出风温度与所述迎风面温度分布数据获取包含迎风面高温面积的修正数据。

本发明提出的一种冷却系统仿真分析方法，获取冷却系统三维模型，对所述冷却系统三维模型进行分析以得到第一仿真数据；获取冷却系统一维模型，并在将所述第一仿真数据输入至所述冷却系统一维模型之后，对所述冷却系统一维模型进行分析，以得到第一分析数据；根据所述第一分析数据与所述第一仿真数据得到修正数据；将所述修正数据输入至所述冷却系统一维模型，并对所述冷却系统一维模型进行分析。通过联合一维模型和三维模型，使得在存在热回流的情况下，通过三维模型对一维模型中的仿真数据进行修正，从而使得一维模型能够正确地评估分析结果。

附图说明

图1为本发明冷却系统仿真分析方法第一实施例的流程示意图；

图2为本发明冷却系统仿真分析方法第三实施例步骤S40的细化流程图；

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种冷却系统仿真分析方法，参照图1，图1为本发明冷却系统仿真分析方法第一实施例的流程示意图，所述方法包括步骤：

步骤S10，获取冷却系统三维模型，对所述冷却系统三维模型进行分析以得到第一仿真数据；

所述冷却系统三维模型是指车辆冷却系统的三维CFD(Computational FluidDynamics，计算流体动力学)仿真模型，是变量在空间三个方向上都会发生变化的仿真模型。所述冷却系统三维模型是通过建模软件将设计工程师提供的整车模型外流场CAD数据建成封闭的网格模型建造的。整车模型外流场CAD数据包括外造型面、车身、动力系统、冷却系统和排气系统等。通过对所述冷却系统三维模型进行稳态热流场分析以及仿真计算即可得到包含冷凝器、中冷器、散热器芯体的进气量的第一仿真数据。

步骤S20，获取冷却系统一维模型，并在将所述第一仿真数据输入至所述冷却系统一维模型之后，对所述冷却系统一维模型进行分析，以得到第一分析数据；

所述冷却系统一维模型是指车辆冷却系统的一维CFD仿真模型，是变量只沿着一个空间方向变化，而在与这个方向垂直的面上均认为相等的模型。所述冷却系统一维模型基于一维仿真软件建立发动机-油冷器管路模块，散热器管路模块，暖风管路模块，涡轮增压冷却器管路模块，变速器油冷器管路模块，前端模块，其中，所述前端模块包括散热器、冷凝器、中冷器；根据整车管路布置CAD模型中各模块连接方式，将所建立的模块进行连接，获得冷却系统一维模型。冷却系统一维模型根据冷却系统三维模型输出的第一仿真数据进行分析，即可得到第一分析数据。

步骤S30，将根据所述第一分析数据与所述第一仿真数据得到修正数据

所述第一仿真数据中包含迎风面的温度分布数据，通过所述第一分析数据确定所述迎风面的高温面积与常温面积，通过所述高温面积与常温面积获取对应的修正数据。

步骤S40，将所述修正数据输入至所述冷却系统一维模型，并对所述冷却系统一维模型进行分析。

通过所述修正数据对原输入数据进行修正后，在对所述冷却系统一维模型进行分析，使得所述冷却系统一维模型的分析是基于前端模块的实际数据进行。在本次对所述冷却系统一维模型分析完成后，将分析数据作为分析结果。本实施例中，将分析数据中的发动机进出水温度作为分析结果。

本实施例通过联合一维模型和三维模型，使得在存在热回流的情况下，通过三维模型对一维模型中的仿真数据进行修正，从而使得一维模型能够正确地评估分析结果。

进一步地，在基于本发明的第一实施例所提出的本发明冷却系统仿真分析方法第二实施例中，在所述步骤S40之前包括步骤：

步骤S50，根据所述修正数据判断所述第一分析数据是否需要被修正；

步骤S51，若是，则执行步骤S40。

步骤S54，若否，则将所述第一分析数据作为分析结果。

在所述第一分析数据不需要被修正时，表明冷却系统一维模型分析的结果是符合车辆运行情况的，则无需再重复进行对冷却系统一维模型的分析，以节省分析时间，因此直接将第一分析数据作为结果。

进一步地，所述第一分析数据包括散热器出风温度，所述第一仿真数据中包括迎风面温度分布数据，所述步骤S30的步骤包括：

步骤S31，根据所述散热器出风温度与所述迎风面温度分布数据获取包含迎风面高温面积的修正数据。

进一步地，所述修正数据中包括前端模块的迎风高温面积，所述步骤S50包括步骤：

步骤S52，获取所述修正数据中前端模块的迎风高温面积；

步骤S53，根据所述前端模块的迎风高温面积的大小来判断所述第一分析数据是否需要被修正。

车辆在低速工况下时，前端模块可能吸入来自机舱的热回流空气，增加前端模块的负荷，因此可以通过判断前端模块的迎风面受到的热回流空气在一定程度上是否能够影响到仿真系统分析的结果，若前端模块的迎风面受到的热回流空气的影响到仿真系统分析的结果，则需要对第一分析数据进行修正，以获得更为准确的分析结果，若前端模块的迎风面受到的热回流空气在一定程度不会影响到仿真系统分析的结果，则无需对第一分析数据进行修正。

进一步地，所述步骤S53包括步骤：

步骤S531，获取所述修正数据中前端模块的迎风面总面积，并计算所述前端模块的迎风高温面积除以前端模块的迎风面总面积的商；

步骤S532，若所述前端模块的迎风高温面积除以前端模块的迎风面面总积的商小于预设修正阈值，则所述第一分析数据不需要被修正；

步骤S533，若所述前端模块的迎风高温面积除以前端模块的迎风面总面积的商大于或等于预设修正阈值，则所述第一分析数据需要被修正。

所述前端模块的迎风面总面积是指前端模块中正对着来流空气的迎风面的面积；所述前端模块的迎风高温面积是指在所述前端模块的迎风面中温度处于预设高温范围区域的面积，在本实施例中，所述预设高温范围为大于环境温度值的温度范围，当前端模块的迎风高温面积占据前端模块的迎风面总面积的比例低于所述预设修正阈值时，则表明前端模块的迎风面受到的热回流空气在一定程度不会影响到仿真系统分析的结果。在本实施例中，所述预设修正阈值为0.1％。

本实施例通过判断前端模块的迎风高温面积除以前端模块的迎风面总面积的商是否小于预设修正阈值来判断第一分析数据是否需要进行修正，实的能够准确地反映当前的第一分析数据是否需要进行修正。在无需进行修正时，直接将第一分析数据作为分析结果，减少分析时间，在需要对第一分析数据进行修正时，再执行修正操作，保证了分析结果的准确性。

进一步地，参见图2，在基于本发明的第二实施例所提出的本发明冷却系统仿真分析方法第三实施例中，所述修正数据包括冷凝器在迎风高温面积上的第一高温进气量与第一进气温度，以及中冷器在迎风高温面积上的第二高温进气量与第二进气温度，所述步骤S40包括步骤：

步骤S41，获取修正数据中冷凝器在迎风高温面积上的第一高温进气量与第一进气温度，以及中冷器在迎风高温面积上的第二高温进气量与第二进气温度；

步骤S42，根据所述第一高温进气量得到第一常温进气量，根据所述第二高温进气量得到第二常温进气量；

步骤S43，将包含所述第一高温进气量、第一常温进气量、第一进气温度、第二高温进气量、第二常温进气量以及第二进气温度的修正数据输入至所述冷却系统一维模型，并对所述冷却系统一维模型进行分析。

所述高温进气量即通过迎风面高温区域的进气量，所述常温进气量即通过迎风面常温区域的进气量。

进一步地，所述步骤S42包括步骤：

步骤S421，获取第一仿真数据中的冷凝器的第一初始常温进气量以及中冷器的第二初始常温进气量；

步骤S422，将所述第一初始常温进气量减去所述第一高温进气量的差作为第一常温进气量；

步骤S423，将所述第二初始常温进气量减去所述第二高温进气量的差作为第二常温进气量。

在第一仿真数据中，由于不考虑热回流空气的影响，因此进气量的设置只有一个，即初始进气量，需要说明的是，此时的初始进气量可以理解为常温进气量，此时的高温进气量为0；而当第一分析数据需要被修正时，应当考虑热回流空气的影响，因此，需要分别输入高温进气量以及常温进气量来对冷却系统一维模型进行分析。由于前端模块的迎风面总面积是不变的，进气速率也是不变的，因此高温进气量与常温进气量的和则为第一仿真数据中的初始常温进气量。通过初始常温进气量减去高温进气量即可得到常温进气量。

通过将包含所述第一高温进气量、第一常温进气量、第一进气温度、第二高温进气量、第二常温进气量以及第二进气温度的修正数据输入至所述冷却系统一维模型，并对所述冷却系统一维模型进行分析，使得冷却系统一维模型的分析结果更为准确。

进一步地，在基于本发明的第一实施例所提出的本发明冷却系统仿真分析方法第四实施例中，所述步骤S10包括步骤：

步骤S11，对所述冷却系统三维模型进行分析以得到包含冷凝器的第一初始常温进气量、中冷器的第二初始常温进气量以及散热器的第三初始常温进气量的第一仿真数据。

进一步地，所述步骤S20包括步骤：

步骤S21，获取环境温度；

步骤S22，将第一仿真数据中冷凝器的第一初始进风温度、中冷器的第二初始进风温度以及散热器的第三初始进风温度更新为所述环境温度；

步骤S23，在将更新后的第一仿真数据输入至所述冷却系统一维模型之后，对所述冷却系统一维模型进行分析，以得到第一分析数据。

所述环境温度可以通过测试要求进行设置，由于在输入第一仿真数据之前，冷却系统一维模型处于未分析状态，其中的各模块均为运行，因此可以将各模块的出风温度设置为环境温度。

本实施例通过将将第一仿真数据中冷凝器的第一初始进风温度、中冷器的第二初始进风温度以及散热器的第三初始进风温度更新为所述环境温度，使得第一仿真数据能够贴合实际运行状况，使得分析结果更为准确。

在本发明中，术语“第一”“第二”“第三”“第四”“第五”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，本发明保护的范围并不局限于此，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改和替换，这些变化、修改和替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种冷却系统仿真分析方法，其特征在于，所述方法包括：

获取冷却系统三维模型，对所述冷却系统三维模型进行分析以得到第一仿真数据；

获取冷却系统一维模型，并在将所述第一仿真数据输入至所述冷却系统一维模型之后，对所述冷却系统一维模型进行分析，以得到第一分析数据；

根据所述第一分析数据与所述第一仿真数据得到修正数据；

将所述修正数据输入至所述冷却系统一维模型，并对所述冷却系统一维模型进行分析；

其中，所述将所述修正数据输入至所述冷却系统一维模型，并对所述冷却系统一维模型进行分析的步骤之前还包括：

根据所述修正数据判断所述第一分析数据是否需要被修正；

若是，则执行步骤将所述修正数据输入至所述冷却系统一维模型，并对所述冷却系统一维模型进行分析；

其中，所述修正数据中包括前端模块的迎风高温面积，所述根据所述修正数据判断所述第一分析数据是否需要被修正的步骤包括：

获取所述修正数据中前端模块的迎风高温面积；

根据所述前端模块的迎风高温面积的大小来判断所述第一分析数据是否需要被修正；

其中，所述根据所述前端模块的迎风高温面积的大小判断所述第一分析数据是否需要被修正的步骤包括：

获取所述修正数据中前端模块的迎风面总面积，并计算所述前端模块的迎风高温面积除以前端模块的迎风面总面积的商；

若所述前端模块的迎风高温面积除以前端模块的迎风面总面积的商小于预设修正阈值，则所述第一分析数据不需要被修正；

若所述前端模块的迎风高温面积除以前端模块的迎风面总面积的商大于或等于预设修正阈值，则所述第一分析数据需要被修正；

其中，所述修正数据包括冷凝器在迎风高温面积上的第一高温进气量与第一进气温度，以及中冷器在迎风高温面积上的第二高温进气量与第二进气温度，所述将所述修正数据输入至所述冷却系统一维模型，并对所述冷却系统一维模型进行分析的步骤包括：

获取修正数据中冷凝器在迎风高温面积上的第一高温进气量与第一进气温度，以及中冷器在迎风高温面积上的第二高温进气量与第二进气温度；

根据所述第一高温进气量得到第一常温进气量，根据所述第二高温进气量得到第二常温进气量；

将包含所述第一高温进气量、第一常温进气量、第一进气温度、第二高温进气量、第二常温进气量以及第二进气温度的修正数据输入至所述冷却系统一维模型，并对所述冷却系统一维模型进行分析。

2.如权利要求1所述的冷却系统仿真分析方法，其特征在于，所述根据所述第一高温进气量得到第一常温进气量，根据所述第二高温进气量得到第二常温进气量的步骤包括：

获取第一仿真数据中的冷凝器的第一初始常温进气量以及中冷器的第二初始常温进气量；

将所述第一初始常温进气量减去所述第一高温进气量的差作为第一常温进气量；

将所述第二初始常温进气量减去所述第二高温进气量的差作为第二常温进气量。

3.如权利要求1所述的冷却系统仿真分析方法，其特征在于，所述根据所述修正数据判断所述第一分析数据是否需要被修正的步骤之后包括：

若否，则将所述第一分析数据作为分析结果。

4.如权利要求1所述的冷却系统仿真分析方法，其特征在于，所述对所述冷却系统三维模型进行分析以得到第一仿真数据的步骤包括：

对所述冷却系统三维模型进行分析以得到包含冷凝器的第一初始常温进气量、中冷器的第二初始常温进气量以及散热器的第三初始常温进气量的第一仿真数据。

5.如权利要求4所述的冷却系统仿真分析方法，其特征在于，所述在将所述第一仿真数据输入至所述冷却系统一维模型之后，对所述冷却系统一维模型进行分析，以得到第一分析数据的步骤包括：

获取环境温度；

将第一仿真数据中冷凝器的第一初始进风温度、中冷器的第二初始进风温度以及散热器的第三初始进风温度更新为所述环境温度；

在将更新后的第一仿真数据输入至所述冷却系统一维模型之后，对所述冷却系统一维模型进行分析，以得到第一分析数据。

6.如权利要求1所述的冷却系统仿真分析方法，其特征在于，所述第一分析数据包括散热器出风温度，所述第一仿真数据中包括迎风面温度分布数据，所述根据所述第一分析数据与所述第一仿真数据得到修正数据的步骤包括：

根据所述散热器出风温度与所述迎风面温度分布数据获取包含迎风面高温面积的修正数据。

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