机舱热管理教程

机舱热管理教程第1页，课件共72页，创作于2023年2月目录几何数据准备与导入解析设定Mesh生成换热器，风扇的设定输出设定解析执行与结果评价方法第2页，课件共72页，创作于2023年2月第3页，课件共72页，创作于2023年2月目录面网格生成车体部分（车身壁面及发动机舱壁面）的表面处理风扇部分（风扇叶片处理，MRF面的创建）的表面处理车体部分表面与风扇部分表面的合并换热器、冷凝器部分的表面处理计算区域Block表面的创建，轮胎与地面接触部分的表面处理局部Remesh区域划分，Interface的创建体网格生成计算设定第4页，课件共72页，创作于2023年2月CAD1-Exterior2-Grill3-Underbody4-PowerTrain5-HeatExchangersExterior_Surface.slt,Tire.stlGrill.stlUnderpanels.stl,UnderbodyPanels.stlExhaust.st,Powertrain.stllFan.stl,Fan_Shroud.stl,Condenser.stlRadiator_Inlet.stl第5页，课件共72页，创作于2023年2月车体部分的表面处理在Star-cd中导入es-uhoodtutorials例子1的文件es-uhood_tut01.cel，es-uhood_tut01.vrt，es-uhood_tut01.ctab以Star-cdproam导出star.dbs在Star-ccm+中导入star.dbs，打开网格、透明，确认几何，保存为1_import.sim文件第6页，课件共72页，创作于2023年2月通过确认几何，在不加入风扇、换热器、冷凝器之前，汽车发动机舱内部是一个连通区域，所以首先采用“外包”的wrap方式，将汽车外轮廓及发动机舱内部wrap为一个连续的几何表面在wrap之前，首先根据wrap对于局部尺度、防接触等的设定需要，对Regions中的Boundaries分割、合并，分类并重命名如下：汽车上部的外壳第7页，课件共72页，创作于2023年2月汽车中部的壳，包围轮胎的部分与轮胎需设定防接触格栅与格栅外围，需设定小尺度与中间过渡尺度第8页，课件共72页，创作于2023年2月汽车底盘，已具有一定厚度，否则需做成一定厚度，保证wrap可实行汽车轮胎，需设定与外壳的防接触第9页，课件共72页，创作于2023年2月汽车发动机外轮廓，构成汽车发动机舱内空间的外壁面，需设定与汽车外壳、底盘的防接触汽车排气管外轮廓，构成汽车发动机舱内空间的外壁面，需设定与汽车外壳、底盘的防接触第10页，课件共72页，创作于2023年2月选择SurfaceWrapper的面网格方案，准备包面根据车身的大概长度、wrap的精度和计算机内存的承受能力，选择一个合适的BaseSize，本例BaseSize=0.03m第11页，课件共72页，创作于2023年2月在Region1的MeshValues–ContactPrevention下，设定2组防止接触，分别是：发动机及排气管与汽车外壳及底盘之间；汽车外壳与汽车轮胎之间。2组防接触的尺度设定如下：第12页，课件共72页，创作于2023年2月因为希望通过wrap连结middle和bottom，形成发动机舱内空间，所以middle和bottom之间不能设定防接触第13页，课件共72页，创作于2023年2月1_shell与3_bottom之间有较大的未封闭缝隙第14页，课件共72页，创作于2023年2月在Representations中，对Import进行RepairSurface，填补此缝隙，合并到1_shell中第15页，课件共72页，创作于2023年2月对Region1的每个Boundary设置合适的warp尺度：首先打开CustomSurfaceSize，然后设定合适的RelativeMinimumSize和RelativeTargetSize相对于BaseSize的百分比BoundariesRelativeMinimumSizeRelativeTargetSize1_shell25%60%2_middle25%60%2_middlegeshan3%5%3_bottom25%60%4_wheel20%30%5_geshan1%3%6_motor8%12%7_pipe8%12%第16页，课件共72页，创作于2023年2月选择External的方式，开始进行wrap第17页，课件共72页，创作于2023年2月wrap完成之后，wrap会生成特征线，对特征线进行修理修特征线越仔细，下一步remesh之后的网格质量越高，当然修特征线需要较多的工作量第18页，课件共72页，创作于2023年2月Wrap完成之后，保存2_wrap.sim文件确认wrap后的表面已经合格，WrappedSurface已可以代替Import后，可以在Representations中删除Import，仅保留WrappedSurface一套表面，方便之后的操作第19页，课件共72页，创作于2023年2月选择SurfaceRemesher的面网格方案，准备进行面网格重绘选择一个合适的BaseSize，本例BaseSize=0.1m第20页，课件共72页，创作于2023年2月对Region1的每个Boundary设定合适的remesh尺度：首先打开CustomSurfaceSize，然后设定合适的RelativeMinimumSize和RelativeTargetSize相对于BaseSize的百分比BoundariesRelativeMinimumSizeRelativeTargetSize1_shell25%60%2_middle25%60%2_middlegeshan10%20%3_bottom25%60%4_wheel20%30%5_geshan4%8%6_motor15%20%7_pipe15%20%第21页，课件共72页，创作于2023年2月Remesh尺度已设定好，如果特征线也已修好，则开始进行remesh第22页，课件共72页，创作于2023年2月在Representations中选择RemeshedSurface–RepairSurface，检查RemeshedSurface的表面质量，并手工修复一些错误。第23页，课件共72页，创作于2023年2月车体表面处理好后，保存3_remesh.sim文件确认remesh后的表面已经合格，RemeshedSurface已可以代替WrappedSurface后可以在Representations中删除WrappedSurface，仅保留RemeshedSurface一套面，方便之后的操作第24页，课件共72页，创作于2023年2月第25页，课件共72页，创作于2023年2月风扇部分的表面处理风扇区域的处理方法：新建一个Star-ccm+的simulation，导入风扇几何文件4-Fan.stl打开网格线，检查发现风扇叶片网格不连续，本例中仍然以wrap方式进行修理Wrap完毕后，创建包围风扇的圆柱形mrf面，然后进行Remesh最后将风扇部分的表面导出为.dbs文件，打开车体的sim文件，将风扇部分导入风扇叶片网格不连续第26页，课件共72页，创作于2023年2月本例风扇叶片仅一个boundary，选择BaseSize=0.005m来wrap根据风扇叶片几何的好坏，也可选择其他方式来修理表面的连续性第27页，课件共72页，创作于2023年2月在Tools–CoordinateSystems下创建一个圆柱坐标系，原点在风扇轴心上根据圆上三点可找到圆心第28页，课件共72页，创作于2023年2月在Representations–WrappedSurface上右键，选择CreateSurface–CreateCylinderSurface借助已创建的局部圆柱坐标系，创建一个圆柱形表面，作为旋转区域的MRF面大概测量风扇叶片和发动机舱壁面之间的距离，选择一个合适半径和轴向长度的MRF面，使MRF面与风扇叶片、发动机舱壁之间都保持一定的距离。第29页，课件共72页，创作于2023年2月选择SurfaceRemesher方案，对风扇叶片和MRF面进行remeshBaseSize=0.03m对风扇叶片选择CustomSurfaceSize，RelativeMinimumSize=10%，RelativeTargetSize=30%第30页，课件共72页，创作于2023年2月Remesh完成后，在Representations–RemeshedSurface上右键，选择ExportSurface，将风扇部分（包括风扇叶片和MRF面）的表面导出为fan.dbs第31页，课件共72页，创作于2023年2月第32页，课件共72页，创作于2023年2月风扇部分与车体部分的合并打开3_remesh.sim文件，点击ImportSurface，导入fan.dbs因车体部分和风扇部分在CAD阶段是一起处理的，车体部分的CAD文件和风扇部分的CAD文件有相同的全局坐标系和合适的相对位置，导入后相对位置仍然正确第33页，课件共72页，创作于2023年2月风扇部分的表面导入后，构成Region2Region2自身构成了一个封闭区域，定义此区域的属性（旋转、多孔介质等）是很容易的我们的思路是：将Region2的外表面复制一份，拷贝到Region1中，这样Region1-车体区域仍然是一个封闭的连通区域，只是挖出了Region2-风扇区域的空间，仍然可顺利生成网格，Region1与Region2之间通过Interface连接以这种思路，我们可以分别处理车体、风扇、散热器等，再合并为整体，这样做减小了处理表面的难度第34页，课件共72页，创作于2023年2月由于fan.dbs的风扇表面已经经过remesh，所以导入后不需再进行remesh重命名Region1为Main，Region2为Fan保存文件4_fan.sim第35页，课件共72页，创作于2023年2月第36页，课件共72页，创作于2023年2月Porous区域的创建如果有换热器、冷凝器的几何文件，可采用类似于风扇的方法，导入、合并本例以简单的方法创建一个Porous区域第37页，课件共72页，创作于2023年2月选中车体的特征线，编辑特征线为方便编辑，可隐去表面的显示选中Porous区域的轮廓线，选择NewCurveFromSelected第38页，课件共72页，创作于2023年2月以Porous区域的轮廓线分割2_middle第39页，课件共72页，创作于2023年2月整理分割出来的面，将Porous表面合并，命名为PorousSide其他表面合并，仍命名为2_middle第40页，课件共72页，创作于2023年2月继续编辑Porous区域的轮廓线，将两个未封闭的表面的轮廓线抽取出来第41页，课件共72页，创作于2023年2月以EdgesfromWrapping22,23补洞，得到FilledHoles，FilledHoles2将补洞得到的表面重命名为PorousTop1，PorousTop2第42页，课件共72页，创作于2023年2月以porous_side、porous_top_1、porous_top_2创建新的Region，并命名为Porous区域保存文件为5_porous.sim第43页，课件共72页，创作于2023年2月第44页，课件共72页，创作于2023年2月外流场区域的创建下面创建外流场空间在Representations–RemeshedSurface2上右键，选择创建BlockSurface第45页，课件共72页，创作于2023年2月预设的Block尺寸包围着车体调整尺寸，将地面向上挪动2cm，以模拟轮胎与地面的接触适当拖动或输入尺寸，得到扩大的Block区域第46页，课件共72页，创作于2023年2月将Block表面创建于mainRegion选择OneBoundaryPerFace方式Create第47页，课件共72页，创作于2023年2月选中地面，重命名为Block-ground由于地面上移2cm，所以轮胎与地面相交选中4_wheel与Block–ground，进行Merge–Intersect操作第48页，课件共72页，创作于2023年2月Intersect操作之后，生成特征线Edgesfromintersection，为地面与轮胎的交线第49页，课件共72页，创作于2023年2月以Edgesfromintersection分割表面4_wheel与Block–ground删除相交处的小块表面现在轮胎与地面的表面连续，并构成了流体的壁面第50页，课件共72页，创作于2023年2月重命名其他Block表面保存文件为6_block.sim第51页，课件共72页，创作于2023年2月第52页，课件共72页，创作于2023年2月Main、Fan、Porous三个区域及包含的表面如图其中Fan区域的表面经过Remesh后导入，而Porous区域的porous_top_1、porous_top_2，Main区域的Block表面都是新创建的表面，没有经过Remesh，需要Remesh采用局部Remesh的方法，减少工作量Porous区域、Main区域新建表面的Remesh第53页，课件共72页，创作于2023年2月打开PorousTop1，PorousTop2的网格线可见，补洞得到的面连续性可以保证，但需要remesh，下面进行局部remesh第54页，课件共72页，创作于2023年2月为了局部remesh的进行，首先将Main、Fan、Porous三个区域暂时合并为一个区域第55页，课件共72页，创作于2023年2月关闭除了porous表面的remesh操作第56页，课件共72页，创作于2023年2月对porous_side、porous_top_1、porous_top_1设定合适的尺度进行remesh，本例选择20%~40%经过局部remesh，Porous区域与Main区域间的连续性仍得到保证删除原remeshed表面，保留新remeshed表面保存文件7_remesh_porous.sim第57页，课件共72页，创作于2023年2月更改remesh方案的Basesize，从0.1m增大到0.5m关闭除Block表面和4_wheel的其他表面的remesh操作因4_wheel与Block–ground相接，并且以相交的特征线切断过，所以一起参与remeshBlock表面的remesh采用Basesize4_wheel表面的remesh采用Costomize尺度，并从20%-30%调整为4%-6%，因为Basesize增大了5倍第58页，课件共72页，创作于2023年2月第59页，课件共72页，创作于2023年2月进行一次Representations–RepairSurface，确认remesh表面的尺度和连续性，正确情况是没有连续性方面的错误，仅有Porous表面存在3面相交所报告的Non-manifoldEdges删除原Remeshed表面，仅保留新生成的Remeshed保留保存文件为8_remesh_block.sim第60页，课件共72页，创作于2023年2月第61页，课件共72页，创作于2023年2月下面进行区域的划分和Interface的设定首先CreateNewRegionfromBoundaries，将区域恢复为Main、Fan、Porous第62页，课件共72页，创作于2023年2月选中MRF面，右键，ConverttoInterface选中生成的Interfaces，Delete，这样就获得了一套MRF面的Copy第63页，课件共72页，创作于2023年2月选中MRF面的Copy，右键Create