ELEMENTS汽車空氣動力學仿真軟件

2017-11-01 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

ELEMENTS軟件是由美國ARC公司聯(lián)合英國開源CAE軟件供應商ENGYS公司共同研發(fā)的汽車風阻風噪分析軟件。軟件專注于汽車外形氣動仿真,通過模塊化的操作方式規(guī)范了車輛外流場的仿真流程,讓流體工程能夠輕松獲取汽車的風阻和風噪特性。另外,軟件集成了多種車輛的100多組風洞試驗數(shù)據(jù),包括轎車、掀背車、直背車、SUV、賽車、輕卡和重卡等,基于這些試驗數(shù)據(jù)的修正,確保了軟件仿真結果的精確性。從發(fā)布至今,該軟件已得到廣泛認可,客戶包括通用、福特、捷豹、路虎、江淮、北汽、豐田、本田、三菱、現(xiàn)代、克萊斯勒等。

ELEMENTS軟件框架空氣動力學分析模塊ELEMENTS軟件提供了兩個CFD分析模塊,其中之一為汽車外形氣動CFD分析模塊,該模塊將汽車風阻CFD分析分成6個操作步驟。1)Start:選擇車型,軟件內置了8種車型,包括皮卡、卡車、轎車、橋跑車、SUV、賽車、直背車和掀背車;2)Vehicle Geometry:汽車模型導入和屬性定義;3)Wheels:車輪參數(shù)設置;4)Porous Media:發(fā)動機艙內散熱器、中冷器參數(shù)設置;5)Wind Tunnel:虛擬風洞建模;6)Run:網(wǎng)格劃分和仿真計算;在上述6個步驟當中,虛擬風洞建模和網(wǎng)格劃分容易受流體工程師經驗的影響,產生仿真誤差。為了規(guī)避這一風險,軟件自動創(chuàng)建虛擬風洞模型,并進行汽車外流場網(wǎng)格劃分。為了進一步確保仿真結果的精確性,風洞模型和網(wǎng)格大小已根據(jù)汽車風洞試驗數(shù)據(jù)進行了修正。

仿真完成之后,軟件能夠自動生成仿真結果報告,包括升力值、阻力值,各個截面壓力分布、速度分布等,并能根據(jù)需要通過自編程的方式添加截面參量的輸出云圖。

通用CFD分析模塊除了汽車外形氣動分析模塊以外,ELEMENTS軟件還提供了通用CFD分析模塊,用以分析汽車風噪、零部件氣動噪聲、乘坐舒適性等。該模塊操作過程分為網(wǎng)格劃分、參數(shù)設置和執(zhí)行求解三個步驟。網(wǎng)格劃分:軟件網(wǎng)格劃分支持STL和IGES的幾何格式輸入,采用開源六面體網(wǎng)格生成程序單核或并行生成網(wǎng)格,生成效率高。另外,可在模型表面生成邊界層,通過自檢查的方式不斷優(yōu)化網(wǎng)格質量,直到所有網(wǎng)格通過質量檢查。網(wǎng)格生成過程全部自動化,無需調整,極大減少工程師網(wǎng)格劃分時間。

參數(shù)設置:軟件全面的建模能力覆蓋所有汽車應用的CFD仿真,可求解不可壓/可壓流+多孔介質+多相流VOF+換熱+濕度+MRF+動網(wǎng)格等。軟件還支持絕大多數(shù)以HELYX為核心的開源求解器,由于極強的開放性,用戶可以自定義場求解,或文本進行批處理。Adjoint優(yōu)化分析模塊從伴隨(Adjoint)優(yōu)化的原理上看,由于梯度矢量的求解幾乎與設計變量數(shù)目無關,使得優(yōu)化工作的計算量驟減。ELEMENTS軟件基于ENGYS開發(fā)的獨特連續(xù)伴隨優(yōu)化采用了最快的梯度優(yōu)化算法,能夠快速進行幾何模型的拓撲優(yōu)化和形狀優(yōu)化,并支持多目標函數(shù)(>10個)。