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TUhjnbcbe - 2021/12/18 19:43:00

背景

现代汽车乘用车,以其独特的外观设计和高性能缸内直喷发动机在“流体雕塑”主题汽车中问世。在不到50年的时间里,现代汽车从零开始一举跃升为全球第五大汽车集团,在全球经济不景气的年年连续两年打破其历史销售记录。巨大成功背后的秘密是:现代汽车在包括产品规划、测试和分析中的巨大研发投入。为了在保持现代汽车设计的高标准的同时降低成本,最重要的一项研发投入便是在汽车设计过程的早期阶段的发动机舱热管理分析。在现代汽车传统的设计流程中,发动机舱的流体传热分析与其他的模拟仿真相比是非常小规模的,然而,这一业务的大投入和高专注成为了现代汽车近年来取得巨大成功的主要因素之一。

发动机舱热管理模拟需求

由于现代汽车在一般运行工况下配备高性能的缸内直喷发动机,因此在设计初期对发动机舱进行冷却分析显得非常的关键。当用于冷却发动机的冷却液进入水套的同时,外部空气流经散热器进入高速行驶的车辆,并进一步冷却中间冷却剂。如果发动机舱设计的不合理的话,散热器的冷却性能低而导致发动机过热,从而导致对发动机系统的重大伤害。现代汽车使用发动机舱热管理分析结果来对整车设计进行优化设计,从而提高其性能和安全性。

在发动机舱热管理分析中,需包括中冷器,散热器,冷凝器,冷却风扇,等数据。通常需要输入通流阻力,散热器和中冷器的水流阻力及换热量数据信息需要在设计变更时重新输入,因此,将这一过程自动化能够减少重复性的工作,使得工作过程更加高效率。

成功的合作

CD-adapco公司纽约咨询团队和CD-adapco公司韩国技术支持团队与现代汽车通力合作开发了将发动机舱热管理过程自动化的分析模块,旨在减少发动机舱热管理分析所需的时间和重复性工作,从而将分析流程固定化并快速得到分析结果。这一项开发过程中,CD-adapco公司团队始终与现代汽车研发中心紧密协作,充分考虑现代汽车工程师的反馈和增强需求,最终使得开发的模块更贴近现代汽车的工程实际和应用。

达成结果

通过自动化发动机舱热管理分析模块的开发,现代汽车旨在实现如下目标:

对所有现代汽车开发型号,至少提高50%的发动机舱热管理分析速度;

一套自动化且可扩展的工具,能够适应现代汽车各种开发中的车型的机舱热管理分析工作;

将模拟结果准确度提高20%。

第一个目标的实现没有任何问题。现代汽车研发部空气动力学开发团队的高级研究工程师SuwhanKim先生说:“发动机舱热管理自动化分析模块是系统自动化中的一个突破。在现代汽车,流动传热设计工程师对这个模块非常满意,因为这个模块使得他们的准备和设计时间减少了70%,并能够非常好的适应现代-起亚汽车不同工况范围内的所有车型。”Kim先生还补充道:“下一个年度我们还计划继续开发并增强这个模块。”

第二个目标是最具挑战性的:自动化和可扩展性往往是相互矛盾的概念,要在一个开发模块中结合二者是相当困难的。一般的,自动化模块往往仅限于某些固定的运行工况的模拟,因此不可能或很难应用于许多差异非常大的设计修改。现代汽车担心新设计的发动机舱的热管理分析会遇到这样的问题,因此在该自动化模块开发之初便将可扩展性要求的优先度提高。这样开发的自动化模块可用于目前所有的设计,不论是散热器、风扇数量或中冷器等发生改变时。

对第三个目标(模拟准确度提高20%),CD-adapco公司使用不同设计方案的现代汽车车型进行了一系列的验证工作。结果显示使用自动化发动机舱热管理分析模块得到的结果与实验之间的误差非常小。

结论

发动机舱热管理自动化分析模块的开发大大提高了现代汽车工程师的工作效率,使得他们可以同时进行多款车型和多个改进设计的分析工作,并同时提高了结果准确度。此外,由于这个分析模块在发动机舱流动传热分析团队中发挥的巨大作用,也使得它成为了其他流动传热分析工作的标准程序。

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