结果的后处理及评价方法_v3.

发动机舱解析结果的后处理及评价分析方法西迪阿特信息科技公司CDAJ-ChinaA.后处理方法1.截面矢量、标量图2.流线3.计算量4.探测点5.动画生成A.概述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、温度分布状况，并对异常的现象给予分析和判断。STAR-CCM+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：截面矢量、标量图流线计算量探测点动画生成A.1截面矢量、标量图什么是截面的矢量（Vector）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，在发动机舱分析中，主要用来描述速度矢量的分布情况。什么是截面的标量（Scalar）图？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，主要用来描述速度标量，压力，温度分布情况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情况。A.1截面矢量、标量图截面位置的选取：分别沿X、Y、Z方向以一定的间距（如100mm），生成一系列的PlaneSection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10mm）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：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ECU、密封件等）。A.1截面矢量、标量图二维截面位置示意图X截面Y截面Z截面A.1截面矢量、标量图速度矢量图：调节标尺，将速度值固定在一个区间内A.1截面矢量、标量图速度标量图：调节标尺，将速度值固定在一个区间内A.1截面矢量、标量图压力标量图：压力值也可以固定在一个区间内A.1截面矢量、标量图温度标量图：温度值也可以固定在一个区间内A.2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，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。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；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。A.2流线通过冷凝器的流线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部件附近的流动情况，结合后面介绍的分析气流组织“短路”、“泄露”、“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置：1.热交换器的入口表面用来观察热交换器前部是否有“短路”回流现象2.风扇旋转区域的出口表面用来观察风扇后部的气流组织，是否有“泄露”或“分配差异”现象A.3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、体积平均、质量平均和积分求和等。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所需的面平均值、体平均和积分值等。A.3计算量STAR-CCM+提供了Reports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。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、某个部件附近的平均流速、投影面积、阻力系数Cd、升力系数Cl等。通过风扇的流量发动机附近的平均流速A.3计算量阻力系数Cd的求取：求整车在X方向的正投影面积1RunReport求整车阻力系数Cd2RunReport参考密度车速投影面积A.3计算量升力系数Cl的求取：求整车在Z方向的正投影面积1RunReport求整车升力系数Cl2RunReport参考密度车速投影面积A.4探测点在计算域中布置探测点，得到探测点上的物理量。排气歧管附近的温度A.4探测点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：1.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点，将温度结果与试验结果对比2.关心部件附近的探测点在对温度承受能力有限的部件（如ECU、密封件等）附近布置探测点，了解这些部件的温度是否在许可范围内3.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，通过了解探测点的速度大小来找到这些流动滞止区域A.5动画生成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。播放流线动画输出流线动画（avi格式）流线动画的控制参数1.建立简化机舱分析图2.流场分析3.辅助热态分析B.评价分析方法1.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发现特别的现象并得出对改进设计有指导意义的结论。2.CDAJ-China从分析角度出发，提供如下评价思路：a)所谓发动机舱热管理，即“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”。流场结果分析辅助热态结果分析b)按照“进风前舱（换热器）后舱（机舱内各部件）流出”的流程，逐阶段分析。B.概述B.1建立简化机舱分析图发动机C前舱后舱D散热器冷凝器部件ABB.2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），从中归纳出流场的“特点”（气流组织效果），即流场分析。对象：速度矢量、标量图压力标量图流线直接目的：发现不合理的气流组织：“短路”、泄漏、分配差异、流动滞止间接目的改进设计的依据B.2流场分析前舱的“短路”现象现象描述：空气吹过换热器到达后舱后，折返流回前舱检查方法：分析换热器周围流线图分析换热器周围压力+速度分布图影响：减小了进风量降低了换热器的散热效果提高了到达后舱的空气温度解决方法：针对回流处添加导风罩B.2流场分析泄漏现象现象描述：到达后舱的空气没有有效的吹向发动机舱内部件，而是过早吹出机舱检查方法：分析机舱内流线图分析机舱内压力+速度分布图影响：减小了发动机舱的有效冷却风量使后舱的空气温度提升解决方法：针对泄漏处添加挡风板B.2流场分析分配差异现象描述：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）检查方法：分析机舱内流线图或检查热源周围的流动方向计算量：（如截面流量）影响：主要热源未得到应有的冷却解决方法：针对风扇添加导流罩调整发动机舱内部件的布置B.2流场分析流动滞止现象描述：某些部件周围的气流速度非常低检查方法：分析机舱内速度分布图添加探测点影响：滞止的气流不能有效的带走热量，导致局部过热解决方法：适当调整发动机舱内部件的布置B.3辅助热态结果分析什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，获得发动机舱内温度场分布的规律即辅助热态结果分析。对象温度分布图直接目的：流场“特点”（气流组织效果）的直观反映判断关键部位的热状况间接目的优化设计之后，温度场的对比气流组织效果的反映描述：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温度分布。检查方法：分析温度分布图B.3辅助热态分析截面温度分布图截面速度分布图判断关键部位的热状况描述：辅助热态分析可以帮助用户直接考核当前的温度场是否达到设计要求。检查方法：分析温度分布图B.3辅助热态分析截面温度分布图OK？OK？OK？最终说明在发动机舱模拟的魅力在于：在设计人员给定的“工况”下进行模拟，查看模拟结果。基于模拟结果，可以得出改进的思路和方法。可对不同的设计进行对比模拟，然后验证改进设计。