Авторские права © 2007-2019 "Саровский Инженерный Центр"​
Технопарк «Саров»
607328, Сатис, ул. Парковая, д. 3
Тел. +7 (83130) 6 76 01
Email: info@saec.ru
Нижний Новгород

603105, ул. Ошарская, 77А, офис 410
Тел: +7 (831) 469 03 41
Email: nn@saec.ru

Новости

Моделирование кабины автомобиля: Повышение уровня комфорта пассажиров за счет улучшения конструкции и снижения энергопотерь.

На сегодняшний день, в период динамического роста высококонкурентного автомобильного рынка, производителям постоянно требуется повышать уровень комфорта как водителя, так и пассажиров, что делается, в первую очередь, за счет улучшения конструкции кабины автомобиля. Однако, наравне с желаниями потребителей, также требуется соблюдать необходимый уровень расхода топлива и выбросов в атмосферу. Соответственно, конструкция кабины должна не только удовлетворять требованиям по уровню комфорта, но и быть максимально энергоэффективной. Соблюдение данного баланса – одна из основных задач инженера-проектировщика.

Как следствие, сектор автомобилестроения все чаще обращается к технологии цифрового прототипирования, используемой для создания, так называемого, «цифрового двойника» автомобиля, с целью прогнозирования уровня комфорта пассажиров, а также уровня энергопотребления для его обеспечения. Данные модели применяются в процессе нахождения оптимального решения относительно энергоэффективности в условиях комбинирования различных параметров: обогрев и предотвращение запотевания стекол, охлаждение/обогрев всей кабины, количество энергии, требуемой для движения автомобиля.

STAR-CCM+ v11.04

Продукты CD-adapco являются частью линейки Siemens Simcenter™, которая включает в себя набор решений для прогнозирования поведения изделий в процессе разработки (predictive engineering analytics (PEA))

STAR-CCM+ v11.04

CD-adapco A Siemens Business в сотрудничестве с Spike Aerospace разрабатывают Spike S-512 Supersonic Jet, летательный аппарат следующего поколения.

Всемирно известный производитель автомобилей премиум-класса Jaguar Land Rover использует программное обеспечение STAR-CCM+® в процессе проектирования противообледенительных систем:

«Создание прототипов автомобилей компании JLR может быть крайне дорогостоящим. Если программное обеспечение позволит нам сэкономить на прототипах, то оно окупится многократно»,- говорит Карамидж Сандху (Karamjit Sandhu) – технический специалист САЕ (computer-aided engineering) по климатическому контролю компании Jaguar Land Rover. «В случае с противообледенительными системами, мы больше не строим прототипы, только окончательную версию модели. Мы полностью полагаемся на STAR-CCM+ в ходе проектирования подобных систем».

Для более детального ознакомления с возможностями применения компьютерного моделирования в отрасли автомобилестроения предлагаем посмотреть вебинар компании Siemens PLM Software -  "Simulation of Windshield De-Ice/Defog Performance"

На ранней стадии проектирования, инженеры, в первую очередь, обращают внимание на баланс и согласование между различными системами. Конечная система моделируется при использовании одномерной модели в таких продуктах, как например LMS Imagine.Lab. Это позволяет проектировщикам понять и провести оптимизацию тепловых взаимодействий между системами кондиционирования воздуха, охлаждающими системами, кабиной и окружающей средой. Одномерная модель используется для моделирования всевозможных условий в течение ездовых циклов таких как охлаждение кабины или режимы нагревания. Благодаря этому, инженеры могут настраивать и отслеживать уровень взаимодействия различных систем (например, охлаждение кабины, трансмиссии, аккумулятора или двигателя). 

После оптимизации настроек системы, они передаются в среду 3D моделирования STAR-CCM+, чтобы удостовериться, что данная система отвечает желаемым критериям производительности. Ниже обозначен перечень типовых задач для проведения исследований посредством компьютерного моделирования:

  • Производительность антиобледенительных систем и систем предотвращения запотевания

  • Комфорт пассажиров в течение цикла охлаждения и обогревания кабины

  • Потери давления в системе управления отоплением, вентиляцией и кондиционированием (HVAC) и ее акустические характеристики

Для процессов анитиобледенения и предотвращения запотевания существуют механизмы государственного регулирования и регламентированные процедуры, определяющие максимальную продолжительность по времени, за которое обледенение и запотевание стекол перестанут мешать обзору водителя внутри кабины. В процессе создания цифрового прототипа существует возможность учесть соответствующие нормам показатели и проверить, соблюдаются ли все надлежащие требования. При необходимости, в ходе нескольких итераций моделирования, производительность системы отчистки поверхности стекол внутри кабины может быть отрегулирована для достижения желаемого баланса между эффективностью и энергозатратами.

За счет использования модели в LMS Imagine.Labs может определяться требуемый уровень насыщения системы воздухом, затем, при помощи STAR-CCM+, моделируется воздействие данного воздушного потока на стекло, в том числе образование влаги на его поверхности, которую необходимо испарить или высушить. Для достижения поставленной задачи, в STAR-CCM+ присутствует ряд подходов для моделирования многофазных потоков, позволяющий точно спрогнозировать температуру жидкости и фазовые переходы, которые могут произойти в процессе.

Также существует возможность выявить влияние параметров конструкции, таких как количество жалюзи в обдувателе и/или его угол наклона, с использованием автоматизированного исследования конструкции (automated design exploration), с целью обеспечить наилучшее распределение воздуха по лобовому стеклу. Программное обеспечение HEEDS™ помогает автоматизировать процесс исследования конструкции и позволяет пользователю оперативно определить взаимозависимость различных конструкционных параметров и широкого спектра предполагаемых условий эксплуатации данного изделия.

STAR-CCM+ также может быть использован для минимизации потерь давления и снижения уровня акустических шумов применительно к системе HVAC. При минимизации потерь давления в каналах, важно учитывать  соответствия системы потребностям пассажиров в разных климатических условиях, например, в жаркий или холодный день. Для моделирования нестационарных процессов возможна параметризация всей окружающей среды за счет использования одномерных моделей. Например, определенное расположение дефлектора обеспечит прямой поток воздуха в кабину, что позволит оперативнее регулировать температуру и снижать энергопотери. Вдобавок, STAR-CCM+ позволяет использовать реалистичную модель человеческого тела для определения выделяемой им влажности и температуры с учетом температуры кожного покрова, вычисленной с поправкой на наличие одежды и работу кровеносной системы. Модель «пассажира» состоит из 12 областей. Это позволяет инженерам быть уверенными в том, что ноги, руки, голова и туловище находятся в соответствующих зонах комфорта.

После получения результатов исследования потока внутри каналов системы HVAC, показатели потерь давления могут быть переданы обратно в одномерную модель, для проверки и корректирования параметров, для всех возможных случаев с целью подтверждения соответствия автомобиля всем необходимым требованиям при условии минимизации энергозатрат.