汽車擋風玻璃除冰CFD模擬

2017-03-08 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

為滿足法規(guī)對汽車風擋的除冰要求,縮短汽車的開發(fā)時間和降低開發(fā)成本,利用CFD方法針對汽車空調(diào)除冰的性能模擬正在變得越來越重要。風擋的除冰模擬不僅由于幾何復(fù)雜,而且包括兩種熱傳導(dǎo)模式(熱傳導(dǎo)和對流)與空氣流動的相互作用。

利用FLUENT的melting/solidification模型,能夠很好的解決解決風擋、側(cè)窗的除冰問題,達到加快產(chǎn)品開發(fā)進度的目的。

FLUENT進行汽車風擋除冰計算的關(guān)鍵點:

1.冰層區(qū)域設(shè)置為流體域。

2.采用凝固/融化模型。

3.材料屬性需要設(shè)置相變屬性

4.后處理可以查看固相液相的分布。

計算相關(guān)步驟

1.整體模型分為3個Zone

a.冰層,流體zone,材料為液體水

b.擋風玻璃,固體zone,材料為固體玻璃

c.汽車駕駛艙,流體zone,材料為空氣

相鄰zone之間用coupled wall連接,zone的外邊緣為絕熱wall。

駕駛艙zone設(shè)有velocity inlet 和pressure outlet,通過velocity inlet向艙內(nèi)吹熱風使附在擋風玻璃上的冰融化。

2.計算模型

需要將能量計算和凝固融化計算勾選上。

Define-->Models-->Energy設(shè)置為on, Solidification&Melting設(shè)置為on

3.材料設(shè)置

流體材料都需要設(shè)置相變特性參數(shù)(即相變潛熱,固相線溫度,液相線溫度)。

a.ice:設(shè)置冰的屬性,關(guān)鍵參數(shù)包括固相線溫度和液相線溫度。

b.Air:air保持默認值。

c.玻璃:只需要設(shè)置密度、比熱和熱導(dǎo)率。

4.邊界條件

設(shè)置熱風入口的速度和溫度。邊界條件的設(shè)置與一般仿真沒有區(qū)別。

5.流場初始化

初始化后用patch將冰層的Turbulence Kinetic Energy設(shè)為1e-14, Turbulence Dissipation Rate設(shè)為1e-20。

6.求解策略

a.先將計算設(shè)為穩(wěn)態(tài)計算,將Energy方程關(guān)掉,只計算流場的流動。得到一個穩(wěn)態(tài)結(jié)果,作為瞬態(tài)結(jié)果的初始結(jié)。

b.再將計算設(shè)為瞬態(tài)計算,將Energy方程打開,計算冰層融化的過程。

7.后處理

查看冰和水的分布 Display-->Graphics and Animations-->contours-->Solidfication/Melting-->Liquid Fraction

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