一种汽车风扇的仿真分析方法、装置及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种汽车风扇的仿真分析方法、装置及存储介质，其包括如下步骤：S1，建立基础整车分析模型；S2，建立风扇独立分析模型；S3，建立风扇缺省的整车分析模型；S4，对基础整车分析模型进行分析求解，得到初始流场信息；S5，风扇独立分析模型进行分析求解，得到风扇缺省的整车分析模型的第二初始边界；S6，风扇缺省的整车分析模型分析求解得到流场信息；S7，通过风扇独立分析模型和风扇缺省的整车分析模型多次耦合求解计算直至收敛，得到收敛后的整车流场温度场分析结果。其能够在保证计算效率的同时提高计算精度，准确模拟风扇气动性能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
一种汽车风扇的仿真分析方法、装置及存储介质


[0001]本专利技术涉及汽车风扇气动性能评估领域，具体涉及汽车风扇的仿真分析方法、装置及存储介质。

技术介绍

[0002]汽车冷却风扇的作用是加速空气流动，提升高低温散热器、冷凝器等散热性能，同时对于机舱整体环境及其零部件进行降温散热，作为汽车机舱气流动力源泉，风扇模型的选择至关重要，对于机舱气流流动以及热量扩散起到至关重要的作用，风扇模型的计算精度直接决定了整车机舱流场及其温度场的分析精度。
[0003]计算流体力学中模拟风扇旋转效应的方法主要有三种，分别为滑移网格法(rigidbody)、风扇动量源法(fanmomentumsouFce)、多重参考系法(movingreferenceframe，MRF)。风扇动量源法适用于无风扇实体模型，是依赖实验数据进行风量的模拟，出风不真实，不适合常规工程分析应用。滑移网格法RBM适用于瞬态计算，网格实时运动，真实模拟风扇叶片旋转，计算精度高，但耗费计算资源较多。多重参考系法MRF适用于稳态分析，MRF法的核心思想是将旋转区域单独分割开来设定局部坐标系，计算时网格并非真实运动而是通过旋转局部坐标系产生离心力和哥氏作用力从而达到风扇旋转的效果，行业内分析应用较广，但精度不是很高，对于机舱局部流动影响较大，尤其对于冷却模块散热器上下集成布置的结构，上下层温度分布差异较大，MRF风扇模型对于整车流场、温度场分析精度影响较大。
[0004]行业内对于风扇算法研究比较少，CN112445467A公开了一种汽车风扇模块软件生成方法，包括以下步骤：在Simulink环境下建立汽车风扇模型，其中，汽车风扇模型包括输入部分、逻辑功能控制部分和输出部分；在逻辑功能控制部分建立逻辑功能控制子模块；测试所建立的汽车风扇模型是否正确；如果所建立的汽车风扇模型正确，则获取基于Simulink的控制算法软件程序代码；进行代码的整合集成；将集成好的代码在汽车控制器中进行实验验证。可实现对仿真模型以及不同程序的一键编译和链接，能够解决从算法仿真模型到软件代码需要人为转换的问题，从而能够避免后期人为编程的错误，保证生成软件的正确性，提高软件开发的效率，并且能够保证生成软件具有模块化、层次化、逻辑功能清晰以及可读性强的特点。仅是对于风扇进行模块化处理，并未深入进行实际风扇模型气动性能算法研究。为了提升整车发动机舱流场、温度场分析计算精度，同时规避RBM算法耗时较长缺陷。CN112949224A公开了一种基于响应面模型的小型风冷内燃机冷却风扇优化设计方法，其包括如下步骤：S1，参数化设计风扇三维模型；S2，冷却风扇流场数值模拟分析，采用CFD数值模拟方法对风扇进行流场分析，获取风扇静压、流量、静压效率参数；S3，试验测试对比模拟仿真结果，判断模拟分析的可靠性；S4，基于Isight软件搭建风扇多目标优化设计平台，集成风扇三维数字化设计软件CATIA与数值模拟综合分析软件ANSYSWorkbench；S5，选取风扇叶片结构主要几何参数为设计变量，最优拉丁超立方方法试验设计样本矩阵；S6：批量求解响应面近似模型样本点数据；S7：基于样本分析数据,建立响应面近似模型；
S8：运用遗传算法探索冷却风扇几何结构优化设计，找出最优设计。该方法通过建立响应面近似数学模型获得风扇性能参数和风扇几何结构参数之间的量化关系，运用遗传算法获取冷却风扇结构最优设计。包括：参数化设计风扇三维模型，数值分析风扇流场，获取风扇性能参数，并进行验证；选取风扇叶片几何参数为设计变量，风扇性能参数为输出结果，采用最优拉丁超立方方法进行样本采集试验设计，批量模拟分析风扇流场；根据结果数据建立响应面近似模型，以静压和流量为目标函数、静压效率为约束函数，搭建风扇多目标优化设计平台，运用非支配排序遗传算法(NSGA
‑Ⅱ
)对冷却风扇结构参数进行寻优分析，通过帕雷托(Pareto)解集，得到最优风扇结构设计方案。不失为本领域的一种有益尝试。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种汽车风扇的仿真分析方法、装置及存储介质，其能够在保证计算效率的同时提高计算精度，准确模拟风扇气动性能。
[0006]本专利技术所述的汽车风扇的仿真分析方法，其包括如下步骤：
[0007]S1，建立基础整车分析模型，所述基础整车分析模型包括风扇核心旋转区域、风扇旋转效应影响区域、风扇上游缓冲区域、风扇下游缓冲区域以及主流区风扇局部区域，所述主流区风扇局部区域为与风扇上游缓冲区域和风扇下游缓冲区域连接的边界外框；
[0008]S2，建立风扇独立分析模型，所述风扇独立分析模型包括风扇核心旋转区域、风扇旋转效应影响区域、风扇上游缓冲区域和风扇下游缓冲区域；
[0009]S3，建立风扇缺省的整车分析模型，即将基础整车分析模型去除风扇核心旋转区域、风扇旋转效应影响区域，保留风扇上游缓冲区域、风扇下游缓冲区域及其他全部组件；
[0010]S4，对基础整车分析模型进行分析求解，得到风扇独立分析模型初始边界和风扇缺省的整车分析模型的第一初始边界；
[0011]S5，风扇独立分析模型接收基础整车分析模型的风扇独立分析模型初始边界进行分析求解，得到风扇缺省的整车分析模型的第二初始边界；
[0012]S6，向风扇缺省的整车分析模型导入风扇缺省的整车分析模型的第一初始边界和风扇缺省的整车分析模型的第二初始边界，分析求解得到流场信息；
[0013]S7，通过风扇独立分析模型和风扇缺省的整车分析模型多次耦合求解计算直至收敛，得到收敛后的整车流场温度场分析结果。
[0014]进一步，所述S4中基础整车分析模型采用MRF算法进行分析求解。
[0015]进一步，所述S5中风扇独立分析模型采用RBM算法进行分析求解，求解完成后根据field means操作获得相关物理量信息，通过场函数进行时均化处理，获得时均化处理后的计算物理量，导出得到风扇缺省的整车分析模型的第二初始边界。
[0016]进一步，所述S2中的风扇独立分析模型的风扇核心旋转区域以包络风扇叶片区域为准。
[0017]进一步，风扇旋转效应影响区域包括风扇核心旋转区域外围，且风扇旋转效应影响区域与风扇上游缓冲区域和风扇下游缓冲区域存在连接面进行连接，风扇旋转效应影响区域前侧向风扇框架前侧内侧面延伸，风扇旋转效应影响区域后侧包括风扇框架、风扇电机及隔热罩，尽量向车体后侧延伸，以避免与风扇后机舱部件干涉为准。
[0018]进一步，风扇上游缓冲区域和风扇下游缓冲区域均为厚度为5～8mm薄层结构。
[0019]进一步，所述S2中的风扇独立分析模型的风扇核心旋转区域采用Rotation运动模型，通过interface建立风扇核心旋转区域、风扇旋转效应影响区域、风扇上游缓冲区域和风扇下游缓冲区域间的数据传递。
[0020]进一步，所述S4中的风扇独立分析模型初始边界包括风扇独立分析模型上游初始边界表、风扇独立分析模型下游初始边界表；所述S4中的风扇缺省的整车分析模型的第一初始边界包括风本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种汽车风扇的仿真分析方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，建立基础整车分析模型，所述基础整车分析模型包括风扇核心旋转区域、风扇旋转效应影响区域、风扇上游缓冲区域、风扇下游缓冲区域以及主流区风扇局部区域，所述主流区风扇局部区域为与风扇上游缓冲区域和风扇下游缓冲区域连接的边界外框；S2，建立风扇独立分析模型，所述风扇独立分析模型包括风扇核心旋转区域、风扇旋转效应影响区域、风扇上游缓冲区域和风扇下游缓冲区域；S3，建立风扇缺省的整车分析模型，即将基础整车分析模型去除风扇核心旋转区域、风扇旋转效应影响区域，保留风扇上游缓冲区域、风扇下游缓冲区域及其他全部组件；S4，对基础整车分析模型进行分析求解，得到风扇独立分析模型初始边界和风扇缺省的整车分析模型的第一初始边界；S5，风扇独立分析模型接收基础整车分析模型的风扇独立分析模型初始边界进行分析求解，得到风扇缺省的整车分析模型的第二初始边界；S6，向风扇缺省的整车分析模型导入风扇缺省的整车分析模型的第一初始边界和风扇缺省的整车分析模型的第二初始边界，分析求解得到流场信息；S7，通过风扇独立分析模型和风扇缺省的整车分析模型多次耦合求解计算直至收敛，得到收敛后的整车流场温度场分析结果。2.根据权利要求1所述的汽车风扇的仿真分析方法，其特征在于：所述S4中基础整车分析模型采用MRF算法进行分析求解。3.根据权利要求1或2所述的汽车风扇的仿真分析方法，其特征在于：所述S5中风扇独立分析模型采用RBM算法进行分析求解，求解完成后根据fieldmeans操作获得相关物理量信息，通过场函数进行时均化处理，获得时均化处理后的计算物理量，导出得到风扇缺省的整车分析模型的第二初始边界。4.根据权利要求1或2所述的汽车风扇的仿真分析方法，其特征在于：所述S2中的风扇独立分析模型的风扇核心旋转区域以包络风扇叶片区域为准。5.根据权利要求1或2所述的汽车风扇的仿真分析方法，其特征在于：所述S2中的风扇旋转效应影响区域包括风扇核心旋转区域外围，且风扇旋转效应影响区域与风扇上游缓冲区域和风扇下游缓冲区域存在连接面进行连接，风扇旋转效应影响区域前侧向风扇框架前侧内侧面延伸，风扇旋转效应影响区域后侧包括风扇框架、风扇电机及隔热罩，尽量向车体后侧延伸，以避免与风扇后机舱部件...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丽华，张文青，黄凤，丰云秀，李义林，
申请(专利权)人：重庆长安汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：