Новые возможности в области многопараметрической оптимизации позволят инженерам в автомобильной отрасли выполнять свою работу гораздо эффективнее!
Например, расчёт теплового режима подкапотного пространства требует задания точных температурных свойств и геометрии всех деталей под капотом, но вся эта информация совершенно не нужна для расчёта внешнего аэродинамического обтекания. Из-за этого работа в инженерных компаниях, занимающихся проектированием автомобилей, организована по отделам, в каждом из которых работают эксперты по своему узкому направлению. Специализация повышает качество и производительность работы, что хорошо, но есть одна большая проблема: различные аспекты аэро- и термодинамики транспортного средства тесно связаны друг с другом. Изменения, внесенные для улучшения одного свойства, имеют прямое (и зачастую вредное) влияние на другие характеристики. Например, уменьшение решетки радиатора, снижающее аэродинамическое сопротивление автомобиля, также ограничивает поток воздуха, охлаждающий подкапотное пространство. Это может вызвать тепловые повреждения в чувствительных к температуре пластмассовых и резиновых деталях. Таким образом, инженеры-расчётчики, специализирующиеся в различных аспектах аэро- и термодинамики, должны тесно сотрудничать. Но из-за использования различных подходов и моделей сотрудничество между отделами зачастую является неудобным, и даже обременительным. В этом вопросе существует большая потребность и возможности для улучшения программного обеспечения.
В течение многих десятилетий компании-разработчики в автомобильной отрасли стремились реализовать многопараметрические оптимизационные расчёты, которые позволили бы сразу оптимизировать все характеристики автомобиля и определять их изменение при любых изменениях в конструкции. Скажем, можно было бы сразу оценить, как изменение решётки радиатора повлияет на аэродинамическое сопротивление, температурный режим в подкапотном пространстве, шум в салоне и на все другие характеристики. До сегодняшнего дня различные требования к сетке для моделирования различных задач требовали отдельного моделирования каждой задачи.
ANSYS сделал настоящую многопараметрическую оптимизацию реальностью, предоставив быстрый и надежный способ создания сетки для общей модели, которая подходит для расчёта всех характеристик аэро- и термодинамики. Команда автомобильных экспертов ANSYS недавно продемонстрировала этот подход на примере автомобиля Volvo S80. С помощью ANSYS впервые была создана единая модель с сеткой, достаточной для учёта всех аспектов аэродинамики, наружного обтекания, теплового режима подкапотного пространства, системы охлаждения, теплового режима тормозов, топливной системы, системы впуска воздуха и выпуска отработанных газов. Были учтены детали конструкции двигателя, водяной системы охлаждения, турбокомпрессора и насосов. В модели было более 400 твердых тел, в том числе сетка была построена на таких деталях двигателя, как поршни, шатуны, коленчатый вал, головки блоков цилиндров и т.д. Элементы подкапотного пространства (втулки, кронштейны и пр.) были смоделированы твёрдыми телами, кузовные детали – телами поверхностей.
Для задания граничных условий в такой всеобъемлющей модели требуются только основные параметры: скорость автомобиля, частота вращения вентилятора системы охлаждения, производительность насоса системы водяного охлаждения двигателя, параметры тепловыделения в камерах сгорания и в тормозных системах. По этим простым данным в одном CFD расчёте определяются как аэродинамические силы, так и температуры твёрдых тел и поверхностей, моделирующих подкапотное пространство и кузовные детали. Такая модель позволяет инженерам определять влияние каких-либо изменений в конструкции одновременно на все характеристики аэро- и термодинамики транспортного средства, а значит, позволяет выполнять настоящую многопараметрическую оптимизацию. И, что немаловажно, создание этой единой модели требует меньше половины времени, необходимого для создания отдельных моделей для расчётов внешней аэродинамики, аэродинамики подкапотного пространства, системы охлаждения тормозов, системы охлаждения двигателя и т.д.
Такие возможности действительно восхищают людей, увлечённых технологиями. Я считаю, что мне очень повезло дожить до реализации многолетней мечты сотен автомобильных инженеров по всему миру! С этим и многими другими интересными достижениями в области моделирования для автомобильной отрасли вы сможете ознакомиться на предстоящей конференции Automotive Simulation World Congress, которая пройдет в Мюнхене 7 и 8 июня (www.ansys.com/aswc).
Источник: http://www.ansys-blog.com/automotive-aero-thermal-multidisciplinary-optimization/
Автор: Sandeep Sovani