基于Cotherm的自动化热流耦合计算及热设计优化

        对于整车热害问题,目前高效且满足工程应用精度要求的方案当属TAITherm+CFD工具的联合仿真解决方案，这种方案的相对简便性与高效性也正在为众多主机厂带来开发时间的缩短和试验成本的减少，在产品开发的过程中发挥了仿真的价值。

 

        该方案的主要思路是发挥TAITherm在热辐射及长瞬态工况计算方面快速准确的优势，同时通过简化CFD模型（创建流体域模型，无需创建固体域模型），从而来实现简化建模工作量并提高整体求解效率的目的，以满足实际工程应用的需要。以上介绍的热流耦合方案的主要思路可参见下图：

 

 

        理论上，大家只要具备热分析工具（TAITherm）和CFD工具就可以完成上述的热流耦合分析过程。具体的实现方式分手动进行和自动流程管理。

        手动进行热流耦合的方式是这样的：

1.导出TAITherm壁面温度计算结果；

 

 

2.在StarCCM+中导入热模型网格；

 

 

3.在StarCCM+中导入壁面温度数据；

 

 

4.在StarCCM+中将壁面温度数据映射到流体边界网格上；

 

 

5.在StarCCM+中将映射的壁面温度数据设置到对应的边界条件上（各边界分别设置）；

 

 

6.待StarCCM+的流场重新计算稳定后，将热流场的对流换热系数和流体温度数据映射到热模型的网格上；

 

 

7.导出StarCCM+热流场的计算结果；

 

 

8.在TAITherm中导入热流场的计算结果；

 

 

9.待温度场重新求解完成后，再次重复1-8步的过程，直至温度场求解无明显变化（一般使用前后两次温度场计算的温差不超过0.2为准）为止（对于整车热害而言，以上过程一般需要重复6-8次，甚至更多）。

 

        以上过程是不是很烦？要是能实现耦合流程自动化该多好！应用Cotherm耦合工具，热流耦合的流程被简化为：

1.根据热流耦合分析类型以及CFD工具种类的需要，选择相应的自动耦合程序（目前最新版本的Cotherm中，可支持StarCCM+、Fluent和Openfoam三种主流CFD软件，同时支持稳态耦合、准瞬态耦合和全瞬态耦合三种热流耦合方式）；

 

 

2.打开相应的pmd文件，在Cotherm界面中进行热流耦合的参数设置；

 

 

3.待耦合程序完成计算后，可直接在求解路径中打开带有计算结果的模型文件，进行查看及结果后处理。

 

 

        以上是应用Cotherm进行热流耦合模拟的过程，就是这么简单！此外，还可以采用 Cotherm集成的优化算法进行隔热设计，基于优化目标，针对设计变量（如材料热性能参数、几何尺寸和厚度等）进行自动快速寻优，给出最佳的设计方案。

 

        以下是一个隔热罩厚度优化的案例：

1.打开优化流程的pmd文件，在Cotherm界面中进行优化参数设置；

 

 

2.选择优化算法，执行优化计算，并查看优化结果；

 

 

3.在TAITherm中分别打开优化前后的整车模型，对比查看优化结果。

 

 

 

经纬恒润

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标签：热流,Cotherm,StarCCM,耦合,TAITherm,优化
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