車用熱交換器預(yù)設(shè)中的CAE技術(shù)

1、車用熱交換器預(yù)設(shè)中的CAE技術(shù)1 應(yīng)用CAE技術(shù)預(yù)設(shè)擔(dān)任職務(wù)的人可在產(chǎn)品預(yù)設(shè)前一階段便發(fā)覺預(yù)設(shè)欠缺并加以改正，防止了產(chǎn)品預(yù)設(shè)完成后性能不達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)、遲延耽誤研發(fā)周期、產(chǎn)品成本高居不下于的局面。這一預(yù)設(shè)已被越來越多應(yīng)用于整車和零器件的研發(fā)中。據(jù)計(jì)數(shù)，豐田佳美在認(rèn)為合適而使用CAE虛擬樣機(jī)技術(shù)后開發(fā)時(shí)間縮減了10個(gè)月，人的勞力投入減損20百分之百，開發(fā)成本減低了30百分之百，樣車數(shù)目減損了65百分之百0另一個(gè)成功的例子是福特企業(yè)，認(rèn)為合適而使用了CAE技術(shù)后將研發(fā)每款新車的嘗試回?cái)?shù)從300次減低到80次。 CAE技術(shù)的萌生是產(chǎn)品多樣化、智能化和復(fù)雜化的綜合要求，是涵蓋產(chǎn)品預(yù)設(shè)、工程剖析、數(shù)值管理、嘗

2、試、仿真和制作的綜合過程。CAE技術(shù)的應(yīng)用需求一個(gè)載體，這個(gè)載體就是CAE軟件。CAE軟件是接合計(jì)算力學(xué)、計(jì)認(rèn)真算數(shù)學(xué)、有關(guān)的工程科學(xué)、工程管理學(xué)和現(xiàn)代計(jì)2算技術(shù)而形成的綜合性的知識(shí)密布型信息產(chǎn)品，可以分為專用和通用軟件兩類。專用軟件是對特別指定類型對象研發(fā)的用于性能剖析、預(yù)先推測和優(yōu)化的軟件。近年來國里外大企業(yè)依據(jù)各自的產(chǎn)品紛紛著力于專用軟件的研發(fā)，大大地增長了產(chǎn)品預(yù)設(shè)速率。通用軟件是指對多品類型對象的物理、力學(xué)性能施行剖析、摹擬、預(yù)先推測、名聲和優(yōu)化，以成功實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品科技改革的軟件，如NASTRAN，ANSYS，ABAQUS，MARC及舊EAS等有限元軟件和FLUENT等有限差分軟件，這些個(gè)

3、軟件的主要對象是零器件，涵蓋結(jié)構(gòu)剛度、強(qiáng)度剖析、非線性和熱場計(jì)算等；又如KULI，F(xiàn)LOWMASTER等系統(tǒng)仿真軟件的主要對象是分系統(tǒng)或系統(tǒng)。以上軟件一般涵蓋優(yōu)化預(yù)設(shè)板塊，可以對結(jié)構(gòu)參變量施行優(yōu)化(這些個(gè)軟件可以經(jīng)過接口成功實(shí)現(xiàn)數(shù)值交換成功實(shí)現(xiàn)零件剖析和系統(tǒng)剖析的有機(jī)接合。 CAE技術(shù)在車用3熱交換器預(yù)設(shè)中的應(yīng)用 車用熱交換器主要涵蓋：引擎發(fā)動(dòng)機(jī)中的機(jī)油冷卻器、中冷器、散熱裝置以及EGR冷卻器等以及交通工具空調(diào)系統(tǒng)中的蒸發(fā)器和冷凝器。車用熱交換器的自主開發(fā)也是我國交通工具自主品牌的一個(gè)關(guān)緊方面。CAE技術(shù)在海外車用熱交換器公司的開發(fā)過程中被廣泛認(rèn)為合適而使用，而國內(nèi)公司還處于開始走階段。CAE

4、技術(shù)在車用熱交換器中的應(yīng)用主要有以下幾方面:熱交換器導(dǎo)熱及流動(dòng)性能的仿真、熱交換器靠得住性仿真、系統(tǒng)仿真、以及熱交換器專用預(yù)設(shè)軟件等。 CAE技術(shù)在熱交換器導(dǎo)熱及流動(dòng)性能仿真中的應(yīng)用 熱交換器的導(dǎo)熱及流動(dòng)特別的性質(zhì)是熱交換器的首要預(yù)設(shè)要求，因?yàn)檫@個(gè)也是CAE技術(shù)在熱交換器預(yù)設(shè)應(yīng)用中最廣泛的方面熱交換器的性能仿真是應(yīng)用通用工程剖析軟件對熱交換器的導(dǎo)熱性能及流體流動(dòng)阻力施行數(shù)字計(jì)算，不止可以獲得熱交換器的總體性能，并且可以成功實(shí)4現(xiàn)熱交換器內(nèi)里的流體流場、壓力場及溫度場的可視化，能夠取得用嘗試辦法沒有辦法獲得的熱交換器內(nèi)恣意點(diǎn)的溫度、壓力和流速等細(xì)節(jié)(見圖1)。這個(gè)之外，還可以理解熱交換器的結(jié)構(gòu)參

5、變量變動(dòng)對熱交換器部分流場和溫度場的影響，為結(jié)構(gòu)改正和最優(yōu)方案確實(shí)認(rèn)供給理論根據(jù)。CAE技術(shù)在熱文換器的靠得住性剖析中的應(yīng)用 車用熱交換器的辦公場合相對卑劣，尤其是重型機(jī)械的應(yīng)用途合，因?yàn)檫@個(gè)熱交換器的靠得住性也是熱交換器正常辦公的關(guān)緊保證。CAE技術(shù)對熱交換器靠得住性的仿真主要涵蓋：熱交換器的靜力剖析和動(dòng)力剖析以及機(jī)械/熱疲乏剖析。 靜力剖析主要是靜態(tài)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度剖析，通不為己甚析可以獲得結(jié)構(gòu)應(yīng)力、位移散布事情狀況(見圖2)，由此判斷結(jié)構(gòu)在辦公負(fù)荷效用下是否安全靠得住，結(jié)構(gòu)的哪一些部位會(huì)萌生應(yīng)力集中，強(qiáng)度不夠，以便對結(jié)構(gòu)施行改進(jìn)預(yù)設(shè)。剖析和瞬態(tài)動(dòng)力剖析及譜剖析。5熱交換器中等見的剖析為穩(wěn)態(tài)動(dòng)力剖

6、析，涵蓋模態(tài)剖析配合得當(dāng)響應(yīng)剖析。模態(tài)剖析是用于確認(rèn)預(yù)設(shè)中結(jié)構(gòu)或器件的振蕩特別的性質(zhì)，即本來就有頻率和振型(見圖3)，可以對有預(yù)應(yīng)力的結(jié)構(gòu)施行模態(tài)剖析和循環(huán)對稱結(jié)構(gòu)模態(tài)剖析。諧響應(yīng)剖析是用于剖析連續(xù)不斷的周期負(fù)荷在結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中萌生的連續(xù)不斷周期響應(yīng)，確認(rèn)線性結(jié)構(gòu)在承擔(dān)任何時(shí)間間按正弦規(guī)律變動(dòng)的負(fù)荷時(shí)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的一種技術(shù)，其目標(biāo)是計(jì)算出結(jié)構(gòu)在幾種頻率下的響應(yīng)值對頻率的曲線(見圖4)。經(jīng)過諧響應(yīng)剖析，預(yù)設(shè)擔(dān)任職務(wù)的人可以預(yù)先推測結(jié)構(gòu)的連續(xù)不斷動(dòng)力特別的性質(zhì)，因此證驗(yàn)預(yù)設(shè)能否克服共振、疲乏以及其他受迫振蕩所引動(dòng)的有害效果。這個(gè)之外，熱交換器長時(shí)期處于車輛上下動(dòng)蕩和引擎發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)所引動(dòng)的機(jī)械振蕩和起/停

7、機(jī)引動(dòng)的冷熱交替的工況下，因?yàn)檫@個(gè)機(jī)械/熱疲乏毀傷也是熱交換器常見的失去效力方式。疲乏剖析是曾經(jīng)述剖析為6基礎(chǔ)，將材料的機(jī)械/熱疲乏性能引入計(jì)算，剖析脆弱點(diǎn)的循環(huán)極限，因此預(yù)先推測熱交換器器件的運(yùn)用生存的年限(見圖5)。CAE技術(shù)在系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用 引擎發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)等是由很多管路及器件經(jīng)過各種不一樣的連署形式組拼湊的網(wǎng)絡(luò)，整個(gè)兒網(wǎng)絡(luò)中各器件互相耦合，且各自的物理參變量不可以單獨(dú)求解，所以需求對整個(gè)兒系統(tǒng)的全部物理量施行聯(lián)立求解；因?yàn)檫@個(gè)對于主機(jī)廠或整車廠來說，系統(tǒng)仿真顯得尤為關(guān)緊。為解決這些個(gè)問題，國里外學(xué)者根據(jù)流體網(wǎng)絡(luò)辦法編織了管用的系統(tǒng)剖析軟件，如經(jīng)濟(jì)活動(dòng)軟件KUL

8、I(圖6)及FLOWMASTER。他們是面向工程的完善的系統(tǒng)仿真軟件包，對于復(fù)雜的物理問題能夠迅速管用地樹立非常準(zhǔn)確的系統(tǒng)板型，施行仿真計(jì)算和最后結(jié)果剖析，名聲系統(tǒng)各參變量是否般配。FLOWMASTER軟件里面含有了一系列專心預(yù)設(shè)的板塊用于五7花八門的系統(tǒng)一管理流計(jì)算，能夠幫忙工程師迅速而正確地對各復(fù)雜流整體體系統(tǒng)施行仿真計(jì)算，國內(nèi)整車與主機(jī)廠(如一汽、玉柴等)已經(jīng)成功地將其引入了引擎發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)及空調(diào)系統(tǒng)等的研發(fā)中。值當(dāng)一提的是，經(jīng)過自帶接口手續(xù)，系統(tǒng)仿真軟件可以將計(jì)算最后結(jié)果輸出至器件仿真軟件，作為器件仿真板型的邊界條件；同時(shí)它也可以接納器件仿真軟件的最后結(jié)果，因此成功實(shí)現(xiàn)更非常準(zhǔn)確的系統(tǒng)仿真。 CAE技術(shù)在熱交換器專用預(yù)設(shè)軟件中的應(yīng)用 經(jīng)濟(jì)活動(dòng)軟件可以剖析熱交換器器件或系統(tǒng)的存在廣泛問題，但因?yàn)楦髯詮S家的產(chǎn)品各具特別性，因?yàn)檫@個(gè)海外很多熱交換器研發(fā)商，如Delphi，Proliance等等企業(yè)已經(jīng)依據(jù)各自的產(chǎn)品研發(fā)出專用的熱交換器預(yù)設(shè)軟件。這些個(gè)軟件適合使用于特別指定企業(yè)的系列產(chǎn)品，可以在產(chǎn)品預(yù)設(shè)起初就施行性能的剖析、預(yù)先推測和優(yōu)化，莫大增長了產(chǎn)8品預(yù)設(shè)速率。成熟的專用預(yù)設(shè)軟件的研發(fā)不是一蹴而就的，需求數(shù)量多基礎(chǔ)數(shù)值和經(jīng)驗(yàn)的積累，到現(xiàn)在為止國內(nèi)局部廠