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汽车涉水分析

作者:Simwe    来源:Altair    发布时间:2013-12-18    收藏】 【打印】  复制连接  【 】 我来说两句:(0逛逛论坛

郑鑫1,乔鑫2,孔繁华3

华晨汽车工程研究院工程分析室、辽宁沈阳、110141;

摘要:大雨过后路面会存有大量积水,车辆涉水行驶非常普遍,汽车涉水能力的大小也是衡量汽车质量水平的重要指标。本文利用HyperMesh前处理对流体模型进行处理,用流体分析方法对某型汽车做涉水分析,观察水流对防火墙的冲刷情况,并对此进行了改进,避免防火墙直接被水冲刷,解决了防火墙渗水的问题。

关键词:汽车涉水, HyperMesh, 防火墙, 冲刷, 渗水

1 前言

当今全球气候变暖,夏季雨量增大,大雨过后路面会存有大量积水,车辆涉水行驶非常普遍,因此汽车涉水能力受到各汽车企业的重视。

车辆涉水严重,主要会出现以下情况:

1)现在车辆电子化程度越来越高,线路特别繁杂,车辆在涉水后很容易导致各电路接口和插口进水。涉水后的车辆一般当时看不出什么问题,但进水的位置时间长了就会被氧化,问题也会随之而来;

2)车辆在过水路面时,大量的积水会冲击到车内防火墙上,由于水流急,压力大,时间过长,防火墙会出现渗水现象;

3)汽车涉水对发动机的影响比较大,如环境水导致电器短路、水进入进气管导致气缸进水、进入机体而稀释润滑油、对机体具有冷却作用;

4)发动机涉水时,对润滑系统影响比较大。油底壳位于发动机底端,涉水时首先与水接触,随着涉水深度的提高,油底壳部分或全部没于水面下,高温润滑油通过壳壁与水发生热交换,润滑油温度下降、黏度减小,导致润滑不良,摩擦损失增加,燃油消耗率增加。

本文根据实际路试反馈信息,发现在车辆涉水试验过程中,防火墙出现渗水现象。为测出渗水的主要位置,现运用高性能的有限单元前处理器HyperMesh对流体模型进行网格划分,通过CFD软件STAR-CCM+进行车辆的涉水仿真。

2 计算模型的建立及方案确定

2.1 几何模型建立

根据某车型的三维CAD实体模型,分别选择发动机舱内部各零部件、前格栅、车轮和车身的外表面生成模拟空间。考虑到汽车产品的复杂性,为了节约时间和减少网格数量,在不影响模拟精度的前提下,把汽车底盘部分处理成一个平板。但对模拟的关键部件,如前格栅、发动机舱内的散热器、风扇等部件则应尽量保留原样,如图1所示。

如图1所示,(a)图为CATIA数学模型,由于CFD网格划分需要在一个封闭的空间内进行,而CAD模型之间有一些缝隙和漏洞,如果直接在CAD软件中进行模型的前处理,需要花费大量的时间和精力,而且输入的几何模型可能会有间隙、重叠和缺损,这些都会妨碍高质量网格的自动划分。因此,我们采用先进前处理软件HyperMesh划分三角形的表面网格。前处理软件HyperMesh提供方便、实用的几何清理工具,通过消除缺损和孔洞以及压缩相邻曲面的边界等,用户可以在模型内更大、更合理的区域划分网格,从而提高网格划分的总体速度和质量。同时,它还具有云图显示网格质量、单元质量跟踪检查等方便的工具,可以及时进行检查并改进网格质量,这样表面的连接和修补相对容易,而且HyperMesh具有工业界主要的CAD数据接口,它包含一系列工具,用于整理和改进输入的几何模型。如图2所示, HyperMesh几何清理完后,自动划分面网格,输出Nastran格式。

 
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