CN116628839A - 一种汽车风阻仿真分析模板化的数据处理方法 - Google Patents

一种汽车风阻仿真分析模板化的数据处理方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116628839A
CN116628839A CN202310377210.1A CN202310377210A CN116628839A CN 116628839 A CN116628839 A CN 116628839A CN 202310377210 A CN202310377210 A CN 202310377210A CN 116628839 A CN116628839 A CN 116628839A
Authority
CN
China
Prior art keywords
encryption
simulation
model
automobile
setting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310377210.1A
Other languages
English (en)
Inventor
高旭亮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou Guoling Technology Co ltd
Original Assignee
Suzhou Guoling Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzhou Guoling Technology Co ltd filed Critical Suzhou Guoling Technology Co ltd
Priority to CN202310377210.1A priority Critical patent/CN116628839A/zh
Publication of CN116628839A publication Critical patent/CN116628839A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10Geometric CAD
    • G06F30/15Vehicle, aircraft or watercraft design
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20Design optimisation, verification or simulation
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/14Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)

Abstract

本发明公开了一种汽车风阻仿真分析模板化的数据处理方法,包括以下步骤:a)模型导入:根据CAD部门提供的原始几何模型,导入到CFD仿真软件中;b)选择车型类别:根据市面上常用的几种车型,例如小轿车、SUV、皮卡、货车,分别制定仿真模板;即根据所需要做仿真的车型,选择对应的车型模板,软件可自动测量车型尺寸,自动生成对应大小的计算域。本发明中针对传统的仿真分析步骤进行了集成化处理,简化了步骤,针对现有的汽车风阻仿真流程进行了模板化定制,通过预设的汽车仿真模板界面,简化了专业而繁琐的网格设置、边界条件设置、计算设置和后处理的操作,大大减少了使用者的操作,也降低了使用者的操作门槛。

Description

一种汽车风阻仿真分析模板化的数据处理方法
技术领域
本发明涉及汽车仿真模型中的数据处理领域,特别涉及一种汽车风阻仿真分析模板化的数据处理方法。
背景技术
在汽车风阻仿真过程中,常规的做法步骤如下:
1、模型导入→2、表面处理→3、网格生产→4、仿真设置→5、计算求解→6、后处理;具体为以下内容:
1、模型导入:根据CAD部门提供的原始几何模型,导入到CFD仿真软件中;
2、表面处理:将原始几何模型,进行几何清理,以消除几何模型中可能存在的重复、穿透、丢失等错误。一般是利用软件自动识别以及人工清理的手段,逐步消除这些模型错误,最后得到完整无缺陷的面网格模型。这个时间周期一般是2-3周/人;
3、网格生成:由于整个汽车模型是置于一个封闭的计算域之内,以模拟汽车在大空间下的气流分布。如图1所示,根据汽车的长(L)、宽(W)、高(H),计算域是汽车本体大小的3~7倍。一般需要手动创建这个计算域模型,与整车模型放到一起;
而由于计算域所占体积较大,划分体网格时,最外层计算域的网格尺寸难以做到与汽车表面的网格尺寸一致。这是因为计算机性能有限,如果整个计算区域内的体网格尺寸全部一致,会造成计算成本严重过高。而计算求解的重点应该是汽车本身及附近区域,而非全部的计算域空间。因此,常规做法是从计算域最外层较为稀疏的网格,逐步过渡到汽车表面的密集网格。这样,根据车型类别大小,需要手动设置体网格的逐层加密区,如图2所示,每个加密方框区域内的网格大小都不一样,从大到小逐层递减;
4、仿真设置:设置车轮所在的地面高度、车轮转速、冷却模块的阻力参数、计算域的入口速度、地板滑移边界、出口边界条件、整车迎风投影面积、物理模型;
5、计算求解:包括离散格式、求解器设置、稳态步数/瞬态周期步长、计算过程中的数据监控和结果保存;
6、后处理:生成流线、速度/压力云图、截面图、阻力发展曲线等图表数据;
现有技术中公开了以下专利:
①一种汽车空气动力学仿真方法、优化仿真方法及装置CN202010094994该方法提供了一种常规的汽车空气动力学仿真方法。
②一种基于CFD技术优化车体外形的分析方法CN201510239905该方法提供了基于SolidWorks的汽车空气动力学仿真方法。
③一种基于数字孪生技术的汽车环境风洞模拟方法CN202110751183该方法提供了全套的汽车环境风洞模拟方法,包括一维三维以及试验。
④一种汽车空气动力学性能智能预测方法CN202210146539该方法提供了一种基于数据库的汽车风阻预测方法;
上述公开专利信息中存在以下不足部分:
①该方法描述了汽车空气动力学仿真的一般操作流程,属于CFD仿真的常规操作,没有针对汽车仿真作特别优化,而且只是方法性的指导,没有形成具体的软件。
②该方法立足于SolidWorks里面的Flow Simulation插件进行的仿真,是用现成的商业软件完成的汽车空气动力学仿真,所进行的任何操作都受限于SolidWorks软件,是使用性质上的操作方法,不涉及软件层面上的开发,与本发明有本质上的区别。
③该方法涵盖了一维仿真、三维仿真以及试验,并没有给出三维仿真如何去做,仅仅是描述了是通过CAD模型获得了CFD仿真模型,没有具体的实施方法,因此只是一个概念性的指导理论。
④该方法主要是收集分析已有的风阻数据,包括仿真、试验等参数,然后利用智能算法,来预测车辆的空气动力学性能。并没有给出当前已有的风阻仿真数据从何而来,具体如何去做这种仿真;
由此,本方案针对传统的仿真分析步骤做出集成化处理,实现简化步骤作用,提供了一种新的汽车风阻仿真分析模板化的数据处理方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷,提供一种汽车风阻仿真分析模板化的数据处理方法,本发明针对现有的汽车风阻仿真流程进行了模板化定制,通过预设的汽车仿真模板界面,简化了专业而繁琐的网格设置、边界条件设置、计算设置和后处理的操作,大大减少了使用者的操作,也降低了使用者的操作门槛。
本发明提供了如下的技术方案:
本发明提供一种汽车风阻仿真分析模板化的数据处理方法,包括以下步骤:
a)模型导入:
根据CAD部门提供的原始几何模型,导入到CED仿真软件中;
b)选择车型类别:
根据市面上常用的几种车型,例如小轿车、SUV、皮卡、货车,分别制定仿真模板;即根据所需要做仿真的车型,选择对应的车型模板,软件可自动测量车型尺寸,自动生成对应大小的计算域;并根据车型尺寸,生成对应的体网格加密区,即无需手动画出计算域模型,也不需要逐步画出不同大小的网格加密区,以下为实现网格加密区的过程:
以SUV车型为例,
(1)通过汽车几何模型导入到软件内,自动生成计算域,获取计算域内的三维坐标为(posX,posY,posZ);然后测量汽车几何模型的最大长宽高,即(scaleX、scaleY、scaleZ);
(2)创建加密区wakeZone,用于汽车尾部可能形成湍流的区域加密,其内部的网格尺寸大小为等级6,加密区的大小使用了事前已备好的stl模型(代码中该模型名字为SUVUnitWakeZone.stl);
(3)创建加密区wakebox4,其内部的网格尺寸大小为等级4,加密区域(长方体)对角线的两个顶点坐标为min和max,对应设定min的三维坐标为(minX-scaleZ-0.5*scaleX,-1.9*scaleY+posY,posZ),max为(minX+2.5*scaleX+2*scaleZ,1.9*scaleY+posY,2.25*scaleZ+posZ);
(4)创建加密区域wakebox5,其内部的网格尺寸大小为等级5,加密区域(长方体)对角线的两个顶点坐标为min和max,对应设定min的三维坐标为(minX-scaleZ-0.5*scaleX,-1*scaleY+posY,posZ),max为(minX+1.5*scaleX+2*scaleZ,1*scaleY+posY,1.5*scaleZ+posZ);
(5)创建加密区域wakebox6,其内部的网格尺寸大小为等级6,加密区域(圆柱体)对角线的两个顶点坐标为min和max,对应设定min的三维坐标为(minX,-0.5*scaleY+posY,1.85*frontCenterOfRotationZ-1.85*posZ+posZ),max为(minX,0.5*scaleY+posY,1.85*frontCenterOfRotationZ-1.85*posZ+posZ)直径长度为0.4*scaleZ;
c)零部件分类:
由于汽车的外表面对风阻的影响最大,而发动机舱内部的部件,相对影响较弱;因此,需要对外表面的网格进行额外的加密处理,并设置流动边界层网格;而发动机舱内部无需加密,且不需要流动边界层网格;
根据大量汽车外流场CFD仿真案例,提取出设定车型(小轿车、SUV、皮卡、货车)的各部件周围网格最佳设置,然后将该设置固定到程序模板中,通过对汽车部件进行分类的方式,将所有汽车部件分门归类,将影响风阻的关键部件如车身、车底,按照大量CFD仿真实践得出的最佳实践自动设置网格加密并添加流动边界层网格;而机舱内的部件,自动设置网格稀疏,无流动边界层网格,其实现过程具体如下所示:
(1)设置整体网格参考尺度(最大体网格),值为0.135*scaleX;
(2)设置body类型(车身)的网格加密大小,边界层类型,体网格向外扩展等级;
(3)设置enginebay类型(发动机舱)的网格加密大小,边界层类型,体网格向外扩展等级;
(4)设置wheels类型(车轮)的网格加密大小,边界层类型,体网格向外扩展等级,旋转方式见下节;
(5)设置porous类型(多孔介质)的网格加密大小,边界层类型,体网格向外扩展等级;
对于轮胎,设置其旋转方式,实现过程:
(1)设置成对的(两个一对)设置车轮旋转,或者设置单个车轮的旋转;
(2)寻找关键词,比如FL为左前轮,FR为右前轮,RL为左后轮,RR为右后轮,并对应的设置车轮类型与颜色;
(3)定义车轮转动的仿真类型,默认GRF旋转壁面的类型,可选MRF、AMI类型;
对于冷却模块,直接输入压降参数,软件将自动拟合成对应的多孔介质黏性阻力模型;
d)条件设置
将仿真物理模型设置,物性参数,边界以及求解设置的几点的最佳实践设置(即大量汽车外流场CFD仿真案例中与实验结果最接近的仿真设置)写入到模板之中,程序运行过程中自动根据获取模板中预设的参数值,除了入口边界参数(风速)需要手动指定具体值之外,其它设置不需手动去修改;只需设置2-3个参数,其他参数根据最佳实践自动设置;需要设置湍流类型、材料物性、预加载的计算域边界;
求解设置,包括:计算开始/结束时间,瞬态时间步/稳态求解步数,结果自动保存(包括间隔、数量、精度、类型),求解器名称,监测场函数;
计算过程中监测的场物理量:tauw壁面剪切力、UnwMean近壁面的速度;
计算过程中监测的场平均物理量:U速度、p压力、Cp压力系数、tauw壁面剪切力;
e)自动后处理
根据汽车外流场最佳仿真实践,编写集成后处理脚本模板,只需点击生成报告按钮,就能一键自动生成常规后处理需要的流场可视化图片(压力云图,流线,切面云图)和仿真分析报告文档,大大节省了后处理所需时间,实现后处理的部分程序代码包含以下:
a.创建车辆表面云图;
b.创建阻力增长曲线;
c.生成word报告文件。
作为本发明中的一种优选技术方案,步骤d)中的所述仿真物理模型包含有三维仿真、不可压流动、湍流模型、瞬态/稳态、求解类型。
与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
本发明中针对传统的仿真分析步骤进行了集成化处理,简化了步骤,针对现有的汽车风阻仿真流程进行了模板化定制,通过预设的汽车仿真模板界面,简化了专业而繁琐的网格设置、边界条件设置、计算设置和后处理的操作,大大减少了使用者的操作,也降低了使用者的操作门槛。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1是现有技术中手动测量车型尺寸示意图;
图2是现有技术中手动测量车型尺寸后设计不同大小网格加密区示意图;
图3是本发明中实现网格加密区过程的部分脚本示意图;
图4是本发明中关于零部件分类设置网格加密区示意图;
图5是本发明关于轮胎设置旋转方式的部分脚本示意图;
图6是本发明中关于条件设置下设置湍流类型、材料物性、预加载的计算域边界的部分脚本示意图;
图7是本发明的求解设置部分脚本示意图;
图8是计算过程中监测的场物理量:tauw壁面剪切力、UnwMean近壁面的速度部分脚本示意图;
图9是本发明的计算过程中监测的场平均物理量:U速度、p压力、Cp压力系数、tauw壁面剪切力部分脚本示意图;
图10是创建车辆表面云图的脚本示意图;
图11是创建阻力增长曲线的脚本示意图;
图12是生成word报告文件的脚本示意图;
图13是本发明的总体架构流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。其中附图中相同的标号全部指的是相同的部件。
实施例1
如图1-13,本发明提供一种汽车风阻仿真分析模板化的数据处理方法,包括以下步骤:
a)模型导入:
根据CAD部门提供的原始几何模型,导入到CFD仿真软件中;
b)选择车型类别:
现有的技术:需要手动测量车型尺寸——长(L)宽(W)高(H),再按一定的比例,设计出对应计算域所需的长宽高,如图1。
然后,逐步缩小计算域尺寸,设计出不同大小的网格加密区,如图2;
本方案根据市面上常用的几种车型,例如小轿车、SUV、皮卡、货车等,分别制定仿真模板;即根据所需要做仿真的车型,选择对应的车型模板,软件可自动测量车型尺寸,自动生成对应大小的计算域;并根据车型尺寸,生成对应的体网格加密区,即无需手动画出计算域模型,也不需要逐步画出不同大小的网格加密区;
这里特别指出,不同车型,对应的加密区是不一样的。例如小轿车的加密区,是一个略扁的长方体;而长货车的加密区,是一个狭长的长方体,所以需要预先设置不同车型,来生成不同的加密区。
以下为实现网格加密区的过程:
以SUV车型为例,
(1)通过汽车几何模型导入到软件内,自动生成计算域,获取计算域内的三维坐标为(posX,posY,posZ);然后测量汽车几何模型的最大长宽高,即(scaleX、scaleY、scaleZ);
(2)创建加密区wakeZone,用于汽车尾部可能形成湍流的区域加密,其内部的网格尺寸大小为等级6,加密区的大小使用了事前已备好的stl模型(代码中该模型名字为SUVUnitWakeZone.stl);
(3)创建加密区wakebox4,其内部的网格尺寸大小为等级4,加密区域(长方体)对角线的两个顶点坐标为min和max,对应设定min的三维坐标为(minX-scaleZ-0.5*scaleX,-1.9*scaleY+posY,posZ),max为(minX+2.5*scaleX+2*scaleZ,1.9*scaleY+posY,2.25*scaleZ+posZ);
(4)创建加密区域wakebox5,其内部的网格尺寸大小为等级5,加密区域(长方体)对角线的两个顶点坐标为min和max,对应设定min的三维坐标为(minX-scaleZ-0.5*scaleX,-1*scaleY+posY,posZ),max为(minX+1.5*scaleX+2*scaleZ,1*scaleY+posY,1.5*scaleZ+posZ);
(5)创建加密区域wakebox6,其内部的网格尺寸大小为等级6,加密区域(圆柱体)对角线的两个顶点坐标为min和max,对应设定min的三维坐标为(minX,-0.5*scaleY+posY,1.85*frontCenterOfRotationZ-1.85*posZ+posZ),max为(minX,0.5*scaleY+posY,1.85*frontCenterOfRotationZ-1.85*posZ+posZ)直径长度为0.4*scaleZ;部分脚本如图3所示;
c)零部件分类:
由于汽车的外表面对风阻的影响最大,而发动机舱内部的部件,相对影响较弱;因此,需要对外表面的网格进行额外的加密处理,并设置流动边界层网格;而发动机舱内部无需加密,且不需要流动边界层网格;
现有的技术中包含以下内容:
给汽车不同部件进行逐个归类,以便于生成不同尺寸的面/体网格,然后选中影响风阻的关键部件(例如外表面),逐个设置网格加密大小和流动边界层网格,此操作非常耗时;
对于轮胎,需手动测量其旋转中心轴坐标,然后设置旋转角速度,而旋转角速度=车速/轮胎半径。而前后轮不同,需各设置两次,操作繁琐;
对于冷却模块,需设置阻力参数;常规做法是根据测试得来的多组压降参数,拟合二次项曲线,然后根据该曲线的二次项和一次项数值,计算出对应的粘性阻力参数和惯性阻力参数,操作繁琐。
本方案根据大量汽车外流场CFD仿真案例,提取出设定车型(小轿车、SUV、皮卡、货车等)的各部件周围网格最佳设置,然后将该设置固定到程序模板中,通过对汽车部件进行分类的方式,将所有汽车部件分门归类,将影响风阻的关键部件如车身、车底,按照大量CFD仿真实践得出的最佳实践自动设置网格加密并添加流动边界层网格;而机舱内的部件,自动设置网格稀疏,无流动边界层网格,其实现过程具体如下所示:
(1)设置整体网格参考尺度(最大体网格),值为0.135*scaleX;
(2)设置body类型(车身)的网格加密大小,边界层类型,体网格向外扩展等级;
(3)设置enginebay类型(发动机舱)的网格加密大小,边界层类型,体网格向外扩展等级;
(4)设置wheels类型(车轮)的网格加密大小,边界层类型,体网格向外扩展等级,旋转方式见下节;
(5)设置porous类型(多孔介质)的网格加密大小,边界层类型,体网格向外扩展等级;其实现脚本如图4所示;
对于轮胎,设置其旋转方式,实现过程:
(1)设置成对的(两个一对)设置车轮旋转,或者设置单个车轮的旋转;
(2)寻找关键词,比如FL为左前轮,FR为右前轮,RL为左后轮,RR为右后轮,并对应的设置车轮类型与颜色;
(3)定义车轮转动的仿真类型,默认GRF旋转壁面的类型,可选MRF、AMI类型,部分脚本如图5所示;
对于冷却模块,直接输入压降参数,软件将自动拟合成对应的多孔介质黏性阻力模型,部分脚本如下所示:
d)条件设置
现有的做法:对于汽车空气动力学的风阻仿真,需对仿真模型进行必要的边界设置和计算求解设置,包括以下几点:
仿真物理模型:一般包括三维仿真、不可压流动、湍流模型、瞬态/稳态、求解类型;
物性参数:空气的物性参数;
计算域边界:入口边界、地面滑移、出口边界;
求解设置:网格离散格式、求解步数与保存、参数监控。
本方案中将以上仿真模型设置,物性参数,边界以及求解设置的几点的最佳实践设置(即大量汽车外流场CFD仿真案例中与实验结果最接近的仿真设置)写入到模板之中,程序运行过程中自动根据获取模板中预设的参数值,除了入口边界参数(风速)需要手动指定具体值之外,其它设置不需手动去修改;只需设置2-3个参数,其他参数根据最佳实践自动设置,大大减少了参数设置工作量;需要设置湍流类型、材料物性、预加载的计算域边界,部分脚本如图6所示;
求解设置,包括:计算开始/结束时间,瞬态时间步/稳态求解步数,结果自动保存(包括间隔、数量、精度、类型等),求解器名称,监测场函数等;
部分实现脚本(以瞬态为例)如图7所示;
计算过程中监测的场物理量:tauw壁面剪切力、UnwMean近壁面的速度,如图8所示;
计算过程中监测的场平均物理量:U速度、p压力、Cp压力系数、tauw壁面剪切力;如图9所示;
e)自动后处理
后处理一般包括两种:1)流场可视化:绘制计算域/边界面形状(填充色)、网格、轮廓线、物理量云图;绘制任意截面(切平面)及其面网格、轮廓线、物理量云图;绘制任意物理量等值面及其面网格、轮廓线、物理量云图;绘制计算域内矢量及矢量线等;2)数据后处理:基于初等函数和基本运算法则的自定义物理量、面积分、体积分等数据后处理与统计分析功能;
现有的做法:根据坐标位置、物理量、数据值等参数,手动完成流场可视化和数据后处理。其需要使用人员对软件后处理功能比较熟悉,且操作繁琐;
本方案中根据汽车外流场最佳仿真实践,编写集成后处理脚本模板,只需点击生成报告按钮,就能一键自动生成常规后处理需要的流场可视化图片(压力云图,流线,切面云图等等)和仿真分析报告文档,大大节省了后处理所需时间,实现后处理的部分程序代码包含以下:
a.创建车辆表面云图,如图10所示;
b.创建阻力增长曲线,如图11所示;
c.生成word报告文件,如图12所示。
本发明中针对传统的仿真分析步骤进行了集成化处理,简化了步骤,针对现有的汽车风阻仿真流程进行了模板化定制,通过预设的汽车仿真模板界面,简化了专业而繁琐的网格设置、边界条件设置、计算设置和后处理的操作,大大减少了使用者的操作,也降低了使用者的操作门槛。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种汽车风阻仿真分析模板化的数据处理方法,其特征在于,包括以下步骤:
a)模型导入:
根据CAD部门提供的原始几何模型,导入到CFD仿真软件中;
b)选择车型类别:
根据市面上常用的几种车型,例如小轿车、SUV、皮卡、货车,分别制定仿真模板;即根据所需要做仿真的车型,选择对应的车型模板,软件可自动测量车型尺寸,自动生成对应大小的计算域;并根据车型尺寸,生成对应的体网格加密区,即无需手动画出计算域模型,也不需要逐步画出不同大小的网格加密区,以下为实现网格加密区的过程:
以SUV车型为例,
(1)通过汽车几何模型导入到软件内,自动生成计算域,获取计算域内的三维坐标为(posX,posY,posZ);然后测量汽车几何模型的最大长宽高,即(scaleX、scaleY、scaleZ);
(2)创建加密区wakeZone,用于汽车尾部可能形成湍流的区域加密,其内部的网格尺寸大小为等级6,加密区的大小使用了事前已备好的stl模型(代码中该模型名字为SUVUnitWakeZone.stl);
(3)创建加密区wakebox4,其内部的网格尺寸大小为等级4,加密区域(长方体)对角线的两个顶点坐标为min和max,对应设定min的三维坐标为(minX-scaleZ-0.5*scaleX,-1.9*scaleY+posY,posZ),max为(minX+2.5*scaleX+2*scaleZ,1.9*scaleY+posY,2.25*scaleZ+posZ);
(4)创建加密区域wakebox5,其内部的网格尺寸大小为等级5,加密区域(长方体)对角线的两个顶点坐标为min和max,对应设定min的三维坐标为(minX-scaleZ-0.5*scaleX,-1*scaleY+posY,posZ),max为(minX+1.5*scaleX+2*scaleZ,1*scaleY+posY,1.5*scaleZ+posZ);
(5)创建加密区域wakebox6,其内部的网格尺寸大小为等级6,加密区域(圆柱体)对角线的两个顶点坐标为min和max,对应设定min的三维坐标为(minX,-0.5*scaleY+posY,1.85*frontCenterOfRotationZ-1.85*posZ+posZ),max为(minX,0.5*scaleY+posY,1.85*frontCenterOfRotationZ-1.85*posZ+posZ)直径长度为0.4*scaleZ;
c)零部件分类:
由于汽车的外表面对风阻的影响最大,而发动机舱内部的部件,相对影响较弱;因此,需要对外表面的网格进行额外的加密处理,并设置流动边界层网格;而发动机舱内部无需加密,且不需要流动边界层网格;
根据大量汽车外流场CFD仿真案例,提取出设定车型(小轿车、SUV、皮卡、货车)的各部件周围网格最佳设置,然后将该设置固定到程序模板中,通过对汽车部件进行分类的方式,将所有汽车部件分门归类,将影响风阻的关键部件如车身、车底,按照大量CFD仿真实践得出的最佳实践自动设置网格加密并添加流动边界层网格;而机舱内的部件,自动设置网格稀疏,无流动边界层网格,其实现过程具体如下所示:
(1)设置整体网格参考尺度(最大体网格),值为0.135*scaleX;
(2)设置body类型(车身)的网格加密大小,边界层类型,体网格向外扩展等级;
(3)设置enginebay类型(发动机舱)的网格加密大小,边界层类型,体网格向外扩展等级;
(4)设置wheels类型(车轮)的网格加密大小,边界层类型,体网格向外扩展等级,旋转方式见下节;
(5)设置porouS类型(多孔介质)的网格加密大小,边界层类型,体网格向外扩展等级;
对于轮胎,设置其旋转方式,实现过程:
(1)设置成对的(两个一对)设置车轮旋转,或者设置单个车轮的旋转;
(2)寻找关键词,比如FL为左前轮,FR为右前轮,RL为左后轮,RR为右后轮,并对应的设置车轮类型与颜色;
(3)定义车轮转动的仿真类型,默认GRF旋转壁面的类型,可选MRF、AMI类型;
对于冷却模块,直接输入压降参数,软件将自动拟合成对应的多孔介质黏性阻力模型;
d)条件设置
将仿真物理模型设置,物性参数,边界以及求解设置的几点的最佳实践设置(即大量汽车外流场CFD仿真案例中与实验结果最接近的仿真设置)写入到模板之中,程序运行过程中自动根据获取模板中预设的参数值,除了入口边界参数(风速)需要手动指定具体值之外,其它设置不需手动去修改;只需设置2-3个参数,其他参数根据最佳实践自动设置;需要设置湍流类型、材料物性、预加载的计算域边界;
求解设置,包括:计算开始/结束时间,瞬态时间步/稳态求解步数,结果自动保存(包括间隔、数量、精度、类型),求解器名称,监测场函数;
计算过程中监测的场物理量:tauw壁面剪切力、UnwMean近壁面的速度;
计算过程中监测的场平均物理量:U速度、p压力、Cp压力系数、tauw壁面剪切力;
e)自动后处理
根据汽车外流场最佳仿真实践,编写集成后处理脚本模板,只需点击生成报告按钮,就能一键自动生成常规后处理需要的流场可视化图片(压力云图,流线,切面云图)和仿真分析报告文档,大大节省了后处理所需时间,实现后处理的部分程序代码包含以下:
a.创建车辆表面云图;
b.创建阻力增长曲线;
c.生成word报告文件。
2.根据权利要求1所述的一种汽车风阻仿真分析模板化的数据处理方法,其特征在于,步骤d)中的所述仿真物理模型包含有三维仿真、不可压流动、湍流模型、瞬态/稳态、求解类型。
CN202310377210.1A 2023-04-11 2023-04-11 一种汽车风阻仿真分析模板化的数据处理方法 Pending CN116628839A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310377210.1A CN116628839A (zh) 2023-04-11 2023-04-11 一种汽车风阻仿真分析模板化的数据处理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310377210.1A CN116628839A (zh) 2023-04-11 2023-04-11 一种汽车风阻仿真分析模板化的数据处理方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116628839A true CN116628839A (zh) 2023-08-22

Family

ID=87612354

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310377210.1A Pending CN116628839A (zh) 2023-04-11 2023-04-11 一种汽车风阻仿真分析模板化的数据处理方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116628839A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117473906A (zh) * 2023-12-26 2024-01-30 浙江远算科技有限公司 一种基于流体动力学仿真的风电机舱后处理方法和介质

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117473906A (zh) * 2023-12-26 2024-01-30 浙江远算科技有限公司 一种基于流体动力学仿真的风电机舱后处理方法和介质
CN117473906B (zh) * 2023-12-26 2024-04-19 浙江远算科技有限公司 一种基于流体动力学仿真的风电机舱后处理方法和介质

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN116628839A (zh) 一种汽车风阻仿真分析模板化的数据处理方法
EP1452984A1 (en) Method for converting 3-dimensional shape data into cell inner data and conversion program
Reister et al. Simulation process of the heat protection of a full vehicle
CN115964891A (zh) 一种汽车风扇的仿真分析方法、装置及存储介质
CN117171873A (zh) 车辆空气动力学优化方法、装置和车辆
Watanabe et al. The CFD application for efficient designing in the automotive engineering
US20090024374A1 (en) Efficient process for evaluating engine cooling airflow performance
CN113536701A (zh) Cfd仿真模型自动设置方法、系统、计算机设备及存储介质
CN111709160B (zh) 一种基于卡车底盘的行驶动态性能分析优化方法及系统
CN111488667B (zh) 一种气象探测火箭的参数化气动设计方法
JP2000352549A (ja) タイヤ排水シミュレーション方法
CN117010093B (zh) 一种汽车造型设计方法及设备
JP2022034854A (ja) タイヤモデル作成方法
Matsushima An automatic mesh generator based CFD system to be used as a design tool
CN118013891A (zh) 一种基于数值风洞的空气动力学性能优化开发方法及系统
Takiguchi et al. The automatic aerodynamic CFD framework employing vehicle specifications at the concept stage of development
Vogeltanz Airfoil geometry converter: From Selig and Lednicer to GEO and mesh formats
Geng Computer Modeling: The Future of the Car Industry
US11928396B2 (en) Method for quantifying visual differences in automotive aerodynamic simulations
US20230177234A1 (en) Method and system for quantifying vehicle requirement
Lång CFD-Method for 3D Aerodynamic Adjoint Simulations: For External Automotive Aerodynamics
CN114297844A (zh) 一种基于计算机仿真的自动高压压铸浇口设计方法
CN116186901A (zh) 一种商用车外形风阻仿真优化方法
EP4310786A1 (en) Automatic creation of three-dimensional (3d) variable resolution region geometries
Anbalagan et al. Computational Analysis of Pitch Sensitivity for a Concept Race Car

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination