MOTORYZACJA & ELEKTROMOBILNOŚĆ

Symulacje CFD w przemyśle motoryzacyjnym

Sektor motoryzacyjny w którym stawiane są bardzo ambitne cele projektowe, a terminy napięte, wykorzystuje CFD w wielu dziedzinach na co dzień. Zagdanienia takie jak aerodynamika podwozia lub modelowanie spalania IC są najbardziej znanymi przykładami symulacji przepływu. Jednakże symulacje cieplno-przepływowe są używane też w innych obszarach. Obejmują one :

  • chłodzenie komory silnika
  • analizy HVAC kabiny pasażerskiej
  • przepływ oleju w skrzyniach biegów
  • modelowanie pyłu
  • symulacje kanałów wylotowych

Ponieważ moc obliczeniowa i oprogramowanie stają się bardziej dostępne, powszechne staje się używanie CFD nawet w prostych przypadkach projektowych. Z drugiej strony samochody zmieniają się w bardzo skomplikowane maszyny z czujnikami i dużą ilością maszyn drugorzędnych. W związku z tym pojawiają się nowe obszary inżynierii. Wiele z nich (baterie, interakcja czujnika z zanieczyszczeniami, ładowarki wysokoprądowe) z pewnością będzie wykorzystywało narzędzia do symulacji CFD.

Wydajne chłodzenie dla elektromobilności

Jednym z kluczowych czynników postępu w branży motoryzacyjnej jest elektromobilność. Ilość i użyteczność samochodów elektrycznych zwiększa się z roku na rok.Wciąż jednak kwestie chłodzenia baterii lub ładowarek elektrycznych jest bardzo wymagającym zadaniem.Wydajność ogniwa akumulatora zależy od temperatury zewnętrznej, własnego napięcia, wieku i poziomu naładowania.Wydajność ładowarki silnie zależy od wydajności chłodzenia, ponieważ bardzo duże napięcia elektryczne nieuchronnie prowadzą do wytwarzania ciepła podczas przewodzenia. W obydwu przypadkach CFD odgrywa znaczącą rolę.

User story:

Valeo – francuska firma produkująca części samochodowe przeprowadzała symulacje procesu nagrzewania  chłodnicy samochodowej za pomocą standardowego oprogramowania CFD, które zapewniało bardzo dokładne wyniki  (błąd względny poniżej 5 %) oraz dobrze ugruntowaną procedurę.  Okazało się jednak , że zalety te są niewystarczające w porównaniu z problemami z którymi się zetknęli. Pojedyncza symulacja wiązała się pracą 100 rdzeni obliczeniowych przez 36-48 godzin, co stanowiło ogromny koszt. Przygotowanie geometrii również było bardzo czasochłonne. Cykl projektowy wynosił aż 14 dni! Konieczne było usprawnienie całego procesu.

Firma QuickerSim zaproponowała dedykowaną aplikację do symulowania przepływu ciepła w chłodnicy, bazującą na specjalnie dostosowanym modelu (nie dostępnym w komercyjnych pakietach CFD).  Takie rozwiązanie nie wymaga geometrii CAD i tworzenia siatki, kształt sparametryzowany jest za pomocą kilku parametrów. Do obliczeń wystarczy praca 1 procesora przez 45 minut a dokładność obliczeń wynosi 2% (akceptowalna w większości przypadków).

Jakie były rezultaty? Cykl projektowy został skrócony z  14 do 4 dni, a ponad 80% przypadków jest obecnie analizowane za pomocą naszego rozwiązania! Zredukowano również koszty licencji i energii elektrycznej.