结果的后处理及评价方法_v3

1、西迪阿特信息科技公司西迪阿特信息科技公司CDAJ-China截面矢量、标量图截面矢量、标量图流线流线计算量计算量探测点探测点动画生成动画生成l数值模拟获得合理的收敛解之后，下一步的工作（即后数值模拟获得合理的收敛解之后，下一步的工作（即后处理）是如何将计算结果转化成可见、鲜明、易于理解处理）是如何将计算结果转化成可见、鲜明、易于理解的能反映发动机舱内热、流现象的图片或动画效果。从的能反映发动机舱内热、流现象的图片或动画效果。从而使设计分析人员能发现、掌握发动机舱内的流场状况、而使设计分析人员能发现、掌握发动机舱内的流场状况、温度分布状况，并对异常的现象给予分析和判断。温度分布状况，并对异常的现

2、象给予分析和判断。lSTAR-CCM+STAR-CCM+提供了多种方法，使用户能方便的对计算结提供了多种方法，使用户能方便的对计算结果进行后处理，它们是：果进行后处理，它们是：截面矢量、标量图截面矢量、标量图流线流线计算量计算量探测点探测点动画生成动画生成l什么是截面的矢量（什么是截面的矢量（Vector）图？）图？矢量图主要用来描述既有大小又有方向的变量的分布情况，在发动机舱矢量图主要用来描述既有大小又有方向的变量的分布情况，在发动机舱分析中，主要用来描述分析中，主要用来描述速度矢量速度矢量的分布情况。的分布情况。l什么是截面的标量（什么是截面的标量（Scalar）图？）图？标量图主要用来描

3、述计算变量大小的分布，在发动机舱分析中，主要用标量图主要用来描述计算变量大小的分布，在发动机舱分析中，主要用来描述来描述速度标量，压力，温度速度标量，压力，温度分布情况分布情况l作用：作用：通过观察二维截面上的矢量、标量图，来了解发动机舱内部的流动或热通过观察二维截面上的矢量、标量图，来了解发动机舱内部的流动或热情况。情况。l截面位置的选取：截面位置的选取：分别沿分别沿X、Y、Z方向以一定的间距（如方向以一定的间距（如100mm），生成一系列的），生成一系列的Plane Section截面。截面。在所关心的区域处生成二维截面，此时所使用的截面间距要依据具体几在所关心的区域处生成二维截面，此时所

4、使用的截面间距要依据具体几何尺寸而定。例如在排气歧管区域产生截面，因为歧管的几何尺寸较小，何尺寸而定。例如在排气歧管区域产生截面，因为歧管的几何尺寸较小，所以就需要用一个较小的间距（如所以就需要用一个较小的间距（如10mm）来产生数个截面。）来产生数个截面。 一般来讲，所关心的区域应该包含以下部件：一般来讲，所关心的区域应该包含以下部件：u发动机缸体、缸盖、排气歧管、冷凝器、散热器、中冷器、风扇、对温度的发动机缸体、缸盖、排气歧管、冷凝器、散热器、中冷器、风扇、对温度的承受能力有限的部件（如承受能力有限的部件（如ECU、密封件等）。、密封件等）。二维截面位置示意图二维截面位置示意图X截面截面Y

5、截面截面Z截面截面速度矢量图：速度矢量图：调节标尺，将速度值固定在一个区间内调节标尺，将速度值固定在一个区间内速度标量图：速度标量图：调节标尺，将速度值固定在一个区间内调节标尺，将速度值固定在一个区间内压力标量图：压力标量图：压力值也可以固定在一个区间内压力值也可以固定在一个区间内温度标量图：温度标量图：温度值也可以固定在一个区间内温度值也可以固定在一个区间内l什么是流线（什么是流线（Streamline）？）？稳态计算中常用流线来辅助分析，流线是流场中画出的一条空间曲线，稳态计算中常用流线来辅助分析，流线是流场中画出的一条空间曲线，曲线上任意一点所对应流体微元其速度矢量均与这条曲线相切。曲线

6、上任意一点所对应流体微元其速度矢量均与这条曲线相切。 l作用：作用：采用流线分析流场，更有助于分析人员了解流场的三维流动现象；采用流线分析流场，更有助于分析人员了解流场的三维流动现象；对流线上添加基于标量（速度大小、温度等）的着色，更有助于分析人对流线上添加基于标量（速度大小、温度等）的着色，更有助于分析人员同时了解多重信息。员同时了解多重信息。通过冷凝器的流线通过冷凝器的流线l流线种子位置的选取流线种子位置的选取在所关心的部件附近布置流线种子，生成流线以便更加细致地观测这些在所关心的部件附近布置流线种子，生成流线以便更加细致地观测这些部件附近的流动情况，结合后面介绍的分析气流组织部件附近的流

7、动情况，结合后面介绍的分析气流组织“短路短路”、“泄泄露露”、“分配差异分配差异”等现象的方法，一般选择将流线种子布置在以下位等现象的方法，一般选择将流线种子布置在以下位置：置：l热交换器的入口表面热交换器的入口表面l用来观察热交换器前部是否有用来观察热交换器前部是否有“短路短路”回流现象回流现象l风扇旋转区域的出口表面风扇旋转区域的出口表面l用来观察风扇后部的气流组织，用来观察风扇后部的气流组织，是否有是否有“泄露泄露”或或“分配差异分配差异”现象现象l什么是计算量？什么是计算量？计算量是针对各计算变量统计后处理，统计的手段包括面积平均、体积计算量是针对各计算变量统计后处理，统计的手段包括面

8、积平均、体积平均、质量平均和积分求和等。平均、质量平均和积分求和等。l作用：作用：计算中输出的离散的速度值，压力值和温度值等可以被转换为分析人员计算中输出的离散的速度值，压力值和温度值等可以被转换为分析人员所需的面平均值、体平均和积分值等。所需的面平均值、体平均和积分值等。 STAR-CCM+提供了提供了Reports工具，可以使分析人员方便地获得所关心工具，可以使分析人员方便地获得所关心的计算量，得到具体数值。的计算量，得到具体数值。 常用的计算量有：通过冷凝器的流量、通过散热器的流量、通过风扇的常用的计算量有：通过冷凝器的流量、通过散热器的流量、通过风扇的流量、截面的通过流量、某个部件附近

9、的平均流速、投影面积、阻力系数流量、截面的通过流量、某个部件附近的平均流速、投影面积、阻力系数Cd、升力系数升力系数Cl等。等。通过风扇的流量通过风扇的流量发动机附近的发动机附近的平均流速平均流速 阻力系数阻力系数Cd的求取：的求取：求整车在求整车在X方向方向的正投影面积的正投影面积1Run Report求整车阻力系数求整车阻力系数Cd2Run Report参考密度参考密度车速车速投影面积投影面积 升力系数升力系数Cl的求取：的求取：求整车在求整车在Z方向方向的正投影面积的正投影面积1Run Report求整车升力系数求整车升力系数Cl2Run Report参考密度参考密度车速车速投影面积投影

10、面积在计算域中布置探测点，得到探测点上的物理量。在计算域中布置探测点，得到探测点上的物理量。排气歧管附近排气歧管附近的温度的温度l探测点位置的选取探测点位置的选取一般来讲，需要把探测点布置在以下位置：一般来讲，需要把探测点布置在以下位置：可以与实验结果相对比的探测点可以与实验结果相对比的探测点依据实车试验测试中所选取的测温点位置，布置相同位置的探测依据实车试验测试中所选取的测温点位置，布置相同位置的探测点，将温度结果与点，将温度结果与试验试验结果对比结果对比关心部件附近的探测点关心部件附近的探测点在对温度承受能力有限的部件（如在对温度承受能力有限的部件（如ECU、密封件等）附近布置探、密封件等

11、）附近布置探测点，了解这些部件的温度是否在许可范围内测点，了解这些部件的温度是否在许可范围内通过布置探测点找到流动滞止区域通过布置探测点找到流动滞止区域结合后面介绍的观察发动机舱内流动滞止现象，通过了解探测点结合后面介绍的观察发动机舱内流动滞止现象，通过了解探测点的速度大小来找到这些流动的速度大小来找到这些流动滞止区域滞止区域制作流线动画或矢量动画。制作流线动画或矢量动画。如：生成前面例图中的通过冷凝器的流线动画。如：生成前面例图中的通过冷凝器的流线动画。播放流线动画播放流线动画输出流线动画输出流线动画（avi格式）格式）流线动画的控制参数流线动画的控制参数 建立简化机舱分析图 流场分析 辅助

12、热态分析 后处理工作完成后，用户面对是大量的图片、动画效后处理工作完成后，用户面对是大量的图片、动画效果，接下来的工作就是评价分析计算结果即如何从中果，接下来的工作就是评价分析计算结果即如何从中发现特别的现象并得出对改进设计有指导意义的结论。发现特别的现象并得出对改进设计有指导意义的结论。 CDAJ-China从分析角度出发，提供如下评价思路：从分析角度出发，提供如下评价思路：所谓发动机舱热管理，即“让冷空气有组织的充分冷却发动让冷空气有组织的充分冷却发动机舱内的发热部件，并将热量有效的带出发动机舱机舱内的发热部件，并将热量有效的带出发动机舱”。l 流场结果分析l 辅助热态结果分析按照“进风前

13、舱（换热器）后舱（机舱内各部件）流出”的流程，逐阶段分析。发动机发动机C前舱前舱后舱后舱D散热器散热器冷凝器冷凝器部件部件ABl什么是流场结果分析什么是流场结果分析流场解析获得了计算空间中的一系列离散的物理量（速度、压力等），流场解析获得了计算空间中的一系列离散的物理量（速度、压力等），从中归纳出流场的从中归纳出流场的“特点特点”（气流组织效果），即流场分析。（气流组织效果），即流场分析。l对象：对象：速度矢量、标量图速度矢量、标量图压力标量图压力标量图流线流线l直接目的：直接目的：发现不合理的气流组织：发现不合理的气流组织：“短路短路” 、泄漏、分配差异、流动滞止、泄漏、分配差异、流动滞止l

14、间接目的间接目的改进设计的依据改进设计的依据前舱的前舱的“短路短路”现象现象l现象描述：现象描述：空气吹过换热器到达后舱后，折返流回前空气吹过换热器到达后舱后，折返流回前舱舱l检查方法：检查方法：分析换热器周围分析换热器周围流线图流线图分析换热器周围分析换热器周围压力压力 + 速度分布图速度分布图l影响：影响：减小了进风量减小了进风量降低了换热器的散热效果降低了换热器的散热效果提高了到达后舱的空气温度提高了到达后舱的空气温度l解决方法：解决方法：针对回流处添加导风罩针对回流处添加导风罩泄漏现象泄漏现象l现象描述：现象描述：到达后舱的空气没有有效的吹向发动机舱到达后舱的空气没有有效的吹向发动机舱

15、内部件，而是过早吹出机舱内部件，而是过早吹出机舱l检查方法：检查方法：分析机舱内分析机舱内流线图流线图分析机舱内分析机舱内压力压力 + 速度分布图速度分布图l影响：影响：减小了发动机舱的有效冷却风量减小了发动机舱的有效冷却风量使后舱的空气温度提升使后舱的空气温度提升l解决方法：解决方法：针对泄漏处添加挡风板针对泄漏处添加挡风板分配差异分配差异l现象描述：现象描述：冷却空气的分配不符合主要热源的分布冷却空气的分配不符合主要热源的分布（如冷却空气大部分没有流经排气歧管）（如冷却空气大部分没有流经排气歧管）l检查方法：检查方法：分析机舱内分析机舱内流线图流线图或检查热源周围的流动方向或检查热源周围的

16、流动方向计算量：（如截面流量）计算量：（如截面流量）l影响：影响：主要热源未得到应有的冷却主要热源未得到应有的冷却l解决方法：解决方法：针对风扇添加导流罩针对风扇添加导流罩调整发动机舱内部件的布置调整发动机舱内部件的布置流动滞止流动滞止l现象描述：现象描述：某些部件周围的气流速度非常低某些部件周围的气流速度非常低l检查方法：检查方法：分析机舱内分析机舱内速度分布图速度分布图添加探测点添加探测点l影响：影响：滞止的气流不能有效的带走热量，导致局滞止的气流不能有效的带走热量，导致局部过热部过热l解决方法：解决方法：适当调整发动机舱内部件的布置适当调整发动机舱内部件的布置l什么是辅助热态结果分析：什

17、么是辅助热态结果分析：辅助热态计算获得了计算空间内一系列离散的温度值，获得发动机舱辅助热态计算获得了计算空间内一系列离散的温度值，获得发动机舱内温度场分布的规律即辅助热态结果分析。内温度场分布的规律即辅助热态结果分析。l对象对象温度分布图温度分布图l直接目的：直接目的：流场流场“特点特点”（气流组织效果）的直观反映（气流组织效果）的直观反映判断关键部位的热状况判断关键部位的热状况l间接目的间接目的优化设计之后，温度场的对比优化设计之后，温度场的对比气流组织效果的反映气流组织效果的反映l描述：描述：针对已有的流场，辅助热态分析可以帮助针对已有的流场，辅助热态分析可以帮助用户直观的获得基于当前温度边界条件的用户直观的获得基于当前温度边界条件的温度分布。温度分布。l检查方法：检查方法：分析温度分布图分析温度分布图截面温度分布图截面温度分布图截面速度分布图截面速度分布图判断关键部位的热状况判断关键部位的热状况l描述：描述：