基于数字化的整车性能正向研发技术综述

基于正向研发平台思路，研究汽车整车性能数字化的正向研发流程和技术，在各个方向CAE技术的应用下对整车具体性能数值进行控制，从而实现对整车性能的有效开发。文章基于作者实际车型研发经历，以及对国内汽车企业的整车研发流程的研究和梳理，简要阐述基于数字化的整车性能正向研发的技术形式和流程，从而探讨自主品牌汽车企业在整车正向研发流程建设上应关注的重点。     

SUV发动机舱热管理一维/三维联合仿真与改进

在某款SUV正向研发阶段,为解决中低速爬坡和高速爬坡工况下发动机出水温度偏高的问题,利用一维/三维联合仿真工具,对模型进行发动机舱流场特性及冷却系统性能分析,发现现有防撞梁设计会影响进风量,从而影响发动机出水温度。基于仿真结果提出了改进方案,改进后发动机的出水温度在中低速爬坡和高速爬坡两种工况下分别下降了6.1 ℃和6.4 ℃,验证了联合仿真改进方案的可行性。样车阶段,在转毂试验台上采用大流量风机和轴流通风机来模拟汽车行驶过程中的来流空气,并对改进方案进行了整车热平衡试验。 通过对比改进后的仿真结果与试验数据,验证了联合仿真模型精度高于95%。     

乘用车外流场及发动机舱内流动分析

应用STAR-CCM+软件,对某款乘用车进行整体空气动力学仿真分析,并对机舱内冷却气体流动情况进行数值模拟。通过仿真分析发现了影响阻力系数的关键零部件。在设计布置舱内各个零部件阶段,通过对机舱内冷却气体的计算模拟判断,得出是否满足舱内冷却设计要求,为机舱内布置进一步优化提供依据。     

SUV车型机舱冷却性能仿真分析与优化

针对某SUV车型中低速爬坡工况时发动机水温偏高问题,应用一维与三维联合仿真方法对车辆进行数值仿真分析,并对仿真的精准性进行试验验证。通过建立三维整车模型,对机舱进行冷流场计算,结合一维仿真发现发动机出水温度偏高,未能满足设计要求。对机舱内流场进行分析,发现冷却模块前端进气通道存在明显涡流、流动死区的现象。提出调整格栅开口比和增加前端导风板改善前段气流状况的方案,并进行整车热平衡试验验证仿真的有效性。结果表明:优化改进后散热器的进气量提高0.147 kg/s,发动机水温下降了8℃,仿真误差为2%,满足设计要求。     

浅析纯电动新能源汽车整车正向开发总布置设计

总布置设计在整车正向开发中占有核心重要性,文章基于隐藏在整车正向开发之下的总布置设计角度,从竞品分析、概念设计、方案设计和数字样机检查、总布置设计验证5个阶段阐述了整车正向开发总布置设计工作。     

柔性体在整车疲劳载荷获取中的应用

为缩短研发周期、降低研发成本、提高产品竞争力,国内外汽车制造商常采用CAE分析来预测整车及其零部件的疲劳寿命;获取准确的疲劳载荷谱数据对CAE分析尤为重要。利用某车型在试验场采集的轮心处道路载荷谱来驱动ADAMS整车刚柔耦合多体动力学模型并进行仿真;通过对比道路试验对标通道的测试数据与模型仿真数据,一方面验证了模型参数和建模方法的正确性,另一方面论述了各零部件柔性体对模型仿真精度的影响。     

基于一维/三维耦合分析的某SUV机舱热管理分析与优化

整车机舱热管理的研究与开发对保证汽车高效、可靠地运行有重要意义。运用一维/三维耦合的分析方法,首先使用star ccm+软件进行三维流场仿真,得到机舱的风量情况并以此为边界条件运用FLOWmaster软件进行一维仿真,从而得到冷却模块的换热量等参数,并以这些信息为依据进行三维模型的温度场分析。基于以上分析结果,提出了相应的改进方案,改进后机舱内的关键零部件均能降到许用温度范围内,对改进后的优化方案进行了热平衡试验。结果表明:优化方案切实可行,且仿真结果与试验结果吻合度较高。     

基于整车行驶工况的液力变矩器工作模型仿真研究

在分析液力变矩器动力传递热平衡基础上,基于整车行驶工况建立液力变矩器的工作模型,并通过穷举法和黄金分割法对液力变矩器的工作模型进行仿真计算,通过实例计算,分析了两种计算方法,并得出可供整车热平衡开发的数据。     

支持整车正向开发的早期物料清单管理研究

介绍了整车正向开发体系下的物料清单管理,以及早期物料清单管理在整车预研阶段的应用,分析了早期物料清单管理的业务模型和业务流程,在此基础上开发了支持整车正向开发的早期物料清单管理系统。分析了这一早期物料清单管理系统的功能模型,论述了这一系统的集成关系,并介绍了应用实例。应用支持整车正向开发的早期物料清单管理系统,可以使预研阶段成本分析的效率提高23%,成本分析结果的准确性提高15%,产品通用性定义目标分析的效率提高27%。     

基于ADAMS的全地形车整车振动舒适性仿真分析

利用ADAMS软件,建立了包含柔性车架、前后悬架、转向系、轮胎和人体的全地形车刚柔耦合多体动力学模型,采用谐波叠加法模拟并生成符合国家标准的B级路面文件。参照国际标准ISO2631-1997及ISO5349-2001的方法,对全地形车进行了整车振动舒适性仿真分析。仿真结果和试验结果对比表明,二者对全地形车整车振动客观评价结果基本一致,即所建立的全地形车多体动力学模型正确,可在全地形车的设计或改进阶段预测其整车振动舒适性,能大大缩短产品的开发周期,降低开发成本,提高产品市场竞争力。     

基于CFD的汽车天线的外流场和噪声分析

CFD(计算流体力动力学)方法对于评估和改进汽车的气动性能,指导汽车设计具有重要意义。利用CFD方法对某款汽车的外流场和噪声进行模拟仿真分析,得出其压力云图、速度云图和速度矢量图,并计算出整车的风阻系数和升力系数。通过对比分析两款天线的计算结果,可以为车身空气动力学设计分析提供工程参考,降低整车开发周期,提升产品性能。     

基于发动机激励的整车结构噪声优化设计

为实现在整车开发前期对发动机激励的整车噪声进行预测,提出缸压试验与发动机多体动力学仿真相结合的方法,实现了发动机阶次激励力的模拟。以某车型为研究对象,通过建立搭载发动机阶次激励力的整车有限元模型,进行强迫分析,实现基于发动机激励的整车结构噪声预测并运用试验验证了该方法的有效性。针对预测结果显示的发动机高转速时整车噪声突出的问题,融合TPA和ODS分析,提出了在右驱动轴增加阻尼器的优化方案,使问题噪声得到较明显改善。     

数值仿真技术在风力发电机机舱散热设计中的应用研究

为解决风力发电机组机舱内空气流动不合理及局部温度过高的问题,将数值仿真技术应用到风力发电机组机舱散热设计中。开展了机舱内热源散热形式和流动特性的分析,建立了简化的三维物理模型,提出了结合计算流体力学和热力学对系统进行数值仿真的方法,在CFD软件上对不同物理模型的散热性能进行了评价。研究结果表明,原模型机舱内空气流动不合理,核心区域无法得到冷却,导致局部区域温度过高;优化后模型对入口空气流量进行了重新分配,增大了核心区域冷却空气的流量和流速,同时实现了机舱整体温度的降低。     

ADAMS在汽车制动分析中的应用研究

这里首先运用ADAMS/View建立了整车运动学模型及动力学模型。模型验证成功之后,以制动性分析为例,对整车进行动力学分析。通过分析仿真结果,可以较全面的评价和预测整车的动力性能。同时提出对该软件的二次开发,通过开发新模块,以提高工作效率,缩短开发周期和成本。     

某款轻型商用车降油耗方法

通过整车风阻系数、汽车轻量化和整车传动系速比优化,以及置换低滚阻轮胎等方法进行某款轻型商用车的燃油经济性提升。应用CFD数值模拟方法对某商用MPV车身进行空气动力学仿真及优化,并结合油泥模型风洞试验对降风阻效果进行验证;应用整车轻量化方案,以及使用低滚阻轮胎对整车的滚动阻力进行优化;通过传动系总速比优化,使该款商用车在NEDC的运行工况下更加接近经济区域。     

液压挖掘机热管理系统建模与正向设计

液压挖掘机的散热性能直接影响整机的作业效率与使用寿命,热交换介质的热平衡温度是关键衡量指标。针对虚拟样机阶段难于准确评判散热性能的问题,利用传热学理论,建立了散热系统热交换的理论模型,通过热平衡试验标定了散热系统的热负荷、介质流量、进风温度等关键参数,结合MATLAB自主开发了GUI程序,获得了理论计算的各介质热平衡温度,与热平衡试验结果的最大偏差为2.0℃,在工程许可的5%误差范围以内,验证了热交换模型与正向设计方法的正确性。     

可变进气歧管设计开发及试验验证

为进一步提升发动机动力性能和热效率,采用正向设计研发流程,对可变进气歧管进行设计开发,同时进行相关的热力学性能验证。正向设计开发可变进气歧管主要工作内容包括机舱布置、概念方案设计、布局3D设计、详细图纸设计、CAE模拟分析、零部件试制、发动机性能验证。通过各个正向环节严谨的设计开发标准流程,保证开发出高效性能的可变进气歧管产品。     

CFD数值模拟的整车降风阻技术研究

为满足新产品空气动力学性能要求,达到新产品空气动力特性设计目标,应用CFD和Fluent软件对整车原造型方案进行数值模拟,并依据仿真计算结果提供优化方案。对优化后的整车模型进行CFD数值模拟,整车风阻系数降低8. 23%。     

实测车轮六分力激励的车架疲劳寿命分析

车架疲劳寿命分析多以实测振动信号为动力学模型的输入激励。由于振动信号不能全面地反映出路面对整车的多维激励作用,导致基于动力学模型仿真预测的车架疲劳寿命精度和可信性偏低。而车轮六分力传感器可同时采集路面作用于轮心的多维力,复现路面-轮胎-整车的复杂耦合关系。为分析两种激励方法对疲劳寿命预测结果的影响,建立某自卸车整车刚柔耦合动力学模型,作为车架边界载荷的提取载体。然后基于车架有限元模型,通过惯性释放法获取应力分布,对比分析车轮六分力和轮心振动激励下车架的疲劳寿命情况。结果表明,采用轮心六分力载荷加载的半分析方法,可以更为准确地提取车架边界载荷,提高车架疲劳寿命预测的精度和可信性,为商用车辆结构更为准确的疲劳寿命预测提供借鉴。     

风力发电机的造型设计

通过对风力发电机的形态设计学研究、空气动力学方面的研究以及机舱内的人机工程学研究从而设计出不仅造型美观而且能提高整体运行的效率、使用寿命的风力发电机。