Cooper Standard采用Altair CFD求解器AcuSolve加速新一代水泵研发

项目介绍

Cooper Standard在19个国家共有22000名员工，为汽车工业供应流体输送系统、密封系统、外饰系统、热吸排气系统和AVS系统。机电部门是Cooper Standard北美分公司的高级研发部门。它的目标是协调电子控制和机械系统，通过按需输送流体和减小传统系统中的能量损失提高了整车效率。

为了设计新型水泵，CAE工程师Tom Lincoln采用计算流体动力学（CFD）软件来模拟冷却液在装置中的流动。他和他的团队早在2003年就开始使用CFD仿真软件，并且CFD仿真已成为他们部门产品研发中重要的组成部分。

挑战

很多年来，Lincoln一直沿用某种CFD软件解决方案并可以获得精确的结果，但是每次CFD仿真的耗时十分巨大，致使研发团队不得不考虑减小方案的数目。

仿真结果一般在产品研发后期才能得到，而这时改变设计是不容易实现的。另外以前使用的CFD软件的许可证机制限制了团队在项目上的合作以及对很多种方案的评估。“我们之前使用的CFD软件按核数收费，”Lincoln解释说，“所以即使我的笔记本有4个核数，但我却每次只能使用1个或2个核。我们需要1个月来完成模型的建立、计算和分析。”

解决方案

当Jeff Davis成为北美Cooper Standard技术工程副总裁并在原厂商领导了类似项目后，Lincoln发现了一种更好的方法。“他引领我们调研Altair的产品，因为他之前有很多年与Altair良好的合作体验，”Lincoln回忆到，“Altair提供了技术支持，并有效地通过benchmark来评估AcuSolve。”

引进Altair HyperWorks高端的CFD求解器AcuSolve，并转换到Cooper Standard团队中来主要是由于Altair HyperWorks的许可证机制——一种基于unit的许可制机制使用户需要使用软件时调用unit，而不需要时可以释放unit，大家可以共享软件而不需要在每台工作站上都安装许可证。“这种许可证机制是我们采用AcuSolve的主要驱动力，”Lincoln说，“不同的计算机都可以调用同一许可证，当我们不使用AcuSolve时，我们可以不需要任何额外的费用去使用MotionSolve或RADIOSS。我们不再在软件方面显得捉襟见肘。”

Lincoln与Altair团队合作研发了一种基于AcuSolve的定制化工具，该工具很容易使用，使设计工程师在设计初期实现CFD仿真。

另外，Lincoln发现AcuSolve大大加速了产品仿真的周期。“我以前没有意识到它有多强大，”他说，“对于一个全新的水泵设计，我下载了40种不同设计，每种设计有4个或5个部件。仿真评估这些设计目前可以在一周内完成，然而使用之前的CFD软件需要花费一个月。AcuSolve建模更流程化，求解器收敛得更快并仍能保证精确的结果。我可以建立一组三个流动点并在一个晚上就拿到结果，我可以在我本机上用一个晚上时间完成两个模型的计算，并且Altair允许我使用我笔记本上所有4个核。我的下个Windows工作站是16核，HyperWorks许可证机制允许我充分使用它的计算性能。”

结论

Lincoln阐明了AcuSolve在水泵设计中的价值，同时会提高欧洲市场电动汽车的乘员舒适性。他研发了一项基于AcuSolve的特殊工具满足Cooper Standard的特定需求。

这个工具是无缝集成于Altair前处理器AcuConsole中的高度流程自动化工具，实现Lincoln在几天内获得大量结果。Lincoln将AcuSolve的仿真结果与实验流动测试进行了对比，结果吻合很好。“我对比了10到12个数据点，AcuSolve的仿真结果和实验测试平均仅相差6.3%，”Lincoln说，“这是非常好的精度，而且并没有偏离整个合理区间很多，因此采用AcuSolve我们有很强的信心。

Lincoln说，遵循实验修正的分析结果，采用AcuSolve对后续很多的设计进行评估。“我们剔除掉了一些设计，这节省了实验的成本，我们在不断改进设计以寻求重大性能的提高。”

最终Cooper Standard采用AcuSolve更快地设计出更好的产品。“我们现在CFD仿真的速度可以跟上新方案设计出来的速度，”Lincoln说，“所以我们可以评估很多设计，我们不需要只选择其中一部分进行评估。如果你可以计算更多的模型，你就可以更好地改善设计。快速的CFD结果对我们的工作非常重要。”

AcuSolve在Cooper Standard取得成功的一个关键是与Altair员工的良好合作方式。“在Altair，我看到了Altair从上到下对客户的承诺，”Lincoln说，“高级管理层提供我们工具并指引团队来帮助我们。从下而上和我交流的Altair工程师有规律地响应项目的进程，并愿意花费额外的时间来帮助我。最终，Altair提供给我们一个花费很少投资却能更好设计产品的工具。”

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