Thermal management 熱管理

達梭Simulia powerflow一套熱管理解決方案應用在汽車上

一套完整的熱管理解決方案

熱管理是車輛設計的一個關鍵屬性。當採用密封包裝、熱敏電子設備、塑料等設計以減輕重量時,組件可能超過安全許可的工作溫度限制,並且系統有可能會出現故障。此外,這些條件可能會降低附件組件的性能,從而導致嚴重的耐用性、安全性和質保問題。車輛系統(例如發動機、變速箱、暖通空調或動力轉向等)將消耗大量的能量,其相關的熱效率對燃油經濟性、性能和乘客舒適度具有直接影響。需要對冷卻氣流、組件位置和熱防護進行仔細分析,以避免昂貴的後期設計修復或者在車輛操作中出現故障。

傳統的熱設計很大程度上依賴於原型測試,無論是在熱環境風洞中還是在有自然風流動的道路上。測試過程非常昂貴,耗時且不靈活。由於發動機艙和車身底部氣流的高強度湍流特性,使得熱電耦的物理測試非常困難,甚至無法預測。在風洞中,湍流的固有瞬態特性難以被可視化,然而我們需要理解這些複雜的結構,並按需要放置到最佳的位置以保護車輛組件。溫度是與周圍流體的傳導,輻射和對流之間複雜相互作用的函數。準確預測這種熱交換對模擬方法提出了重大挑戰。

SIMULIA 解决方案

PowerTHERM和PowerFLOW耦合,提供了一套完整的、廣泛驗證的數字化熱管理解決方案。 PowerFLOW獨特的、天然瞬態的、基於LBM方法(Lattice Boltzmann Method) 的算法使得它運行的模擬計算能夠準確預測最複雜的幾何模型在真實世界

使用PowerFLOW 和PowerTHERM 耦合模擬,剎車盤冷卻管理可以
    在開發週期的早期進行評估和優化, 評估零件壽命與性能
使用PowerFLOW和PowerTHERM耦合模擬,剎車盤冷卻管理可以在開發週期的早期進行評估和優化, 評估零件壽命與性能

裡瞬態流場環境下的表現。PowerTHERM是高精度的熱傳導和熱輻射求解器,PowerFLOW和PowerTHERM的組合使得工程師能夠準確預測並看到整車內外的流場和溫度場。工程師們能夠辨別出問題區域並提出改型建議以解決問題。快速的建模和模擬週期使工程師能夠快速對基本模型做出設計改動,並評估改動後的熱性能提升。

乘客艙舒適性模擬
乘客艙舒適性模擬
PowerTHERM已被驗證用於解決很多的熱管理問題,包括:
效益
  • 發動機艙熱保護
  • 制動器冷卻
  • 關閉發動機 / 熱浸
  • 電器和電池冷卻
  • 空調系統性能
  • 乘客艙舒適性
  • 除霜除霧
  • 多系統實時耦合分析
  • 更快的產品
    開發通過早期熱評估改進設計
  • 減少開發費用
    在整個開發流程中減少或消除對樣車測試的需求
  • 改善產品
    全面的、早期的熱測試提升產品的可靠性和壽命
  • 節省保修成本
    改進的熱評估辦法在設計早期辨別潛在的保修風險
  • 提升效率
    通過保持在最優的熱運行工況,提升汽車的效率
  • 提高用戶滿意度
    通過分析乘客艙內流場和乘員舒適性提高用戶滿意度

1D-3D多維度乘員艙熱物理場模擬

使用PowerFLOW與Dymola耦合,計算乘員艙內人體的熱舒適性及駕駛艙溫度場,同時可以計算空調系統的能耗與控制策略優化。

1D-3D 多維度乘員艙熱物理場模擬

1D-3D多維度建築能效模擬

使用PowerFLOW與Dymola耦合,計算綠色建築內人體的熱舒適性及空氣質量,優化建築暖通系統的能耗與控制策略優化。

1D-3D 多維度建築能效模擬

PowerTHERM功能

PowerTHERM能夠計算表面溫度和由於傳導、對流和輻射引起的熱流量。對流由PowerFLOW計算,並通過一體化的、允許雙向數據傳輸的界面耦合到 PowerTHERM。耦合計算模型作為常規 PowerFLOW 計算模型的一部分很容易建立。這樣—個完整的流動和傳熱計算使得用戶能夠高效、準確地預測熱的結果。

發動機艙熱保護
發動機艙熱保護
先進的傳導、對流和輻射求解器
  • 多重反射熱輻射
  • 殼和實體熱傳導模型
  • 通過和 PowerFLOW 耦合計算熱對流
  • 一維管流和流體流動模型可用於耦合內部流場的建模, 例如排氣系統內部
  • 和溫度相關的屬性,如傳導率、比熱和發射率
  • 處理多層結構的零件 : 固體、氣體、真空或混合物
  • 高效、可靠的數值格式,帶有自適應求解算法
空調系統性能
空調系統性能
除霜除霧
            用於準確分析環境控制的自然環境模型
除霜除霧用於準確分析環境控制的自然環境模型
精確、高效地計算多重時間尺度
  • 穩態或者瞬態
  • 幾秒鐘到幾小時
高性能並易用
  • 快速、方便地生成和建立熱模型
  • 和PowerFLOW 流體計算無縫、一體化耦合
  • 結果在PowerVIZ (SIMULIA 強大的計算結果可 視化和分析環境,用於分析流場結果)中分析
  • 可選擇並行計算以縮短計算時間
電池模型
  • 可選模組,用於電池或電池包的熱-電耦合分析
  • 支持充電和放電狀態
  • 捕捉真實的、隨時間變化的載荷和充電
乘客艙舒適性模擬
乘客艙舒適性模擬
用於準確分析環境控制的自然環境模型
  • 陽光載荷:直射、漫射和反射
  • 風載荷
人體舒適性模型
  • 可選模組,用於計算在複雜環境中人體的熱舒適性
  • 將模擬測試的、穿著衣服的假人放置在模擬環境下評估舒適性指標
  • 考慮全部的傳導、對流和輻射傳熱
  • 計算局部的熱調節響應,如流汗、呼吸和血液流動的變化
  • 穩態或瞬態的整體或局部熱感覺和舒適性分析