基於Cotherm的自動化熱流耦合計算及熱設計優化

        對於整車熱害問題,目前高效且知足工程應用精度要求的方案當屬TAITherm+CFD工具的聯合仿真解決方案，這種方案的相對簡便性與高效性也正在爲衆多主機廠帶來開發時間的縮短和試驗成本的減小，在產品開發的過程當中發揮了仿真的價值。

        該方案的主要思路是發揮TAITherm在熱輻射及長瞬態工況計算方面快速準確的優點，同時經過簡化CFD模型（建立流體域模型，無需建立固體域模型），從而來實現簡化建模工做量並提升總體求解效率的目的，以知足實際工程應用的須要。以上介紹的熱流耦合方案的主要思路可參見下圖：

        理論上，你們只要具有熱分析工具（TAITherm）和CFD工具就能夠完成上述的熱流耦合分析過程。具體的實現方式分手動進行和自動流程管理。

        手動進行熱流耦合的方式是這樣的：

1.導出TAITherm壁面溫度計算結果；

2.在StarCCM+中導入熱模型網格；

3.在StarCCM+中導入壁面溫度數據；

4.在StarCCM+中將壁面溫度數據映射到流體邊界網格上；

5.在StarCCM+中將映射的壁面溫度數據設置到對應的邊界條件上（各邊界分別設置）；

6.待StarCCM+的流場從新計算穩定後，將熱流場的對流換熱係數和流體溫度數據映射到熱模型的網格上；

7.導出StarCCM+熱流場的計算結果；

8.在TAITherm中導入熱流場的計算結果；

9.待溫度場從新求解完成後，再次重複1-8步的過程，直至溫度場求解無明顯變化（通常使用先後兩次溫度場計算的溫差不超過0.2爲準）爲止（對於整車熱害而言，以上過程通常須要重複6-8次，甚至更多）。

        以上過程是否是很煩？要是能實現耦合流程自動化該多好！應用Cotherm耦合工具，熱流耦合的流程被簡化爲：

1.根據熱流耦合分析類型以及CFD工具種類的須要，選擇相應的自動耦合程序（目前最新版本的Cotherm中，可支持StarCCM+、Fluent和Openfoam三種主流CFD軟件，同時支持穩態耦合、準瞬態耦合和全瞬態耦合三種熱流耦合方式）；

2.打開相應的pmd文件，在Cotherm界面中進行熱流耦合的參數設置；

3.待耦合程序完成計算後，可直接在求解路徑中打開帶有計算結果的模型文件，進行查看及結果後處理。

        以上是應用Cotherm進行熱流耦合模擬的過程，就是這麼簡單！此外，還能夠採用 Cotherm集成的優化算法進行隔熱設計，基於優化目標，針對設計變量（如材料熱性能參數、幾何尺寸和厚度等）進行自動快速尋優，給出最佳的設計方案。

        如下是一個隔熱罩厚度優化的案例：

1.打開優化流程的pmd文件，在Cotherm界面中進行優化參數設置；

2.選擇優化算法，執行優化計算，並查看優化結果；

3.在TAITherm中分別打開優化先後的整車模型，對比查看優化結果。

經緯恆潤

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