新能源動力電池

新能源動力電池是新能源汽車的三大核心技術(shù)之一，被譽(yù)為新能源汽車的心臟。按照電池的工作性質(zhì)和貯存方式，可以劃分為兩大類：蓄電池和燃料電池。

蓄電池，又稱為二次電池，即可充電電池，如鉛酸蓄電池、鎳基電池、鋰電池、空氣電池等；燃料電池，即活性材料在電池工作時才連續(xù)不斷地從外部加入電池，如氫氧燃料電池、質(zhì)子交換膜燃料電池、固體氧化物燃料電池等。

ANSYS CFD數(shù)值模擬方法可以在電池單體設(shè)計(jì)、電池包熱設(shè)計(jì)等領(lǐng)域中發(fā)揮重要的作用。

發(fā)動機(jī)及進(jìn)排氣系統(tǒng)

傳統(tǒng)的發(fā)動機(jī)及動力總成設(shè)計(jì)過程，基于宏觀概念的經(jīng)驗(yàn)外推、在臺架上反復(fù)調(diào)試對比，以及各種“集總”參數(shù)的半經(jīng)驗(yàn)分析、試湊等方法，花費(fèi)大、周期長、適用性小。而應(yīng)用CFD技術(shù)對發(fā)動機(jī)的工作過程進(jìn)行數(shù)值模擬分析，不僅提供的信息量大，而且花費(fèi)小、周期短、適用性強(qiáng)，能夠在短時間內(nèi)進(jìn)行廣泛的變參數(shù)研究，為開發(fā)新型發(fā)動機(jī)和舊發(fā)動機(jī)性能提升提供指導(dǎo)。

目前，ANSYS CFD在這個領(lǐng)域的應(yīng)用主要集中在氣缸蓋氣道設(shè)計(jì)、進(jìn)排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)、氣缸內(nèi)工作過程模擬、冷卻與潤滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)、消音器設(shè)計(jì)等方面。

左：缸內(nèi)燃油噴射過程模擬；右：缸內(nèi)噴油渦流

排氣中的碳?xì)浜偷趸餄舛确植紙D


空調(diào)系統(tǒng)及乘員艙熱舒適性

空調(diào)系統(tǒng)是汽車不可缺少的部分，好的空調(diào)系統(tǒng)不僅噪音低，制冷/制熱效果好，而且燃油消耗低，除霜除霧效果好。通過對空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行CFD數(shù)值模擬分析，可以獲得空調(diào)風(fēng)道的空氣分配情況、風(fēng)道的阻力特性、各出風(fēng)口的空氣流速等，為優(yōu)化風(fēng)道設(shè)計(jì)提供依據(jù)。通過對風(fēng)擋和側(cè)窗進(jìn)行除霜除霧分析，可以得到當(dāng)前設(shè)計(jì)的除霜除霧性能，為改進(jìn)出風(fēng)口大小及角度提高除霜除霧性能提供依據(jù)。通過對乘員艙內(nèi)的CFD分析，可以得到艙內(nèi)的流動、溫度分布情況，再進(jìn)一步進(jìn)行乘員的舒適性分析。ANSYS CFD 系列產(chǎn)品在空調(diào)系統(tǒng)方面有豐富的解決方案 。

除霜分析：不同時刻的霜層厚度分布云圖


左：除霧分析：某時刻的霧層厚度分布云圖；右：乘員艙舒適性分析：艙內(nèi)的流線圖

發(fā)動機(jī)艙熱管理

在車身前結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，發(fā)動機(jī)艙的設(shè)計(jì)非常重要，在設(shè)計(jì)時盡可能地減小發(fā)動機(jī)艙的大小，從而增加乘客艙和行李艙的容積。但是太小的發(fā)動機(jī)艙又面臨著發(fā)動機(jī)散熱困難，影響發(fā)動機(jī)性能，嚴(yán)重的會造成發(fā)動機(jī)不能正常運(yùn)行。通過發(fā)動機(jī)艙熱管理分析，可以得到發(fā)動機(jī)艙內(nèi)的溫度場分布情況和空氣流動情況，設(shè)計(jì)人員可以據(jù)此合理設(shè)計(jì)發(fā)動機(jī)艙內(nèi)的布局，組織空氣流路，保護(hù)重要零部件不受熱害侵蝕。


發(fā)動機(jī)艙內(nèi)的流線圖及溫度分布云圖


外空氣動力學(xué)及氣動噪聲

氣動性能分析是從空氣動力學(xué)角度分析汽車動力性、經(jīng)濟(jì)性和操作穩(wěn)定性，各大汽車廠商都致力于降低空氣阻力、改善氣流升力。這也是風(fēng)洞技術(shù)最早引入汽車設(shè)計(jì)的研究方向，更是CFD數(shù)值模擬方法在汽車設(shè)計(jì)中最成熟的應(yīng)用方向。

ANSYS CFD數(shù)值模擬方法與傳統(tǒng)的風(fēng)洞試驗(yàn)相比，不再局限于測量有限個點(diǎn)處的空氣流動屬性，而是直接獲得整車附近完整空間的流動屬性，從而可以讓設(shè)計(jì)者獲知一些復(fù)雜的空氣流動現(xiàn)象，為氣動減阻、降噪等問題提供幫助，而這正是傳統(tǒng)風(fēng)洞試驗(yàn)無法詳細(xì)獲知的。

車身附近的流線圖

車身表面的壓力分布云圖及車身附近的湍流動能等值面圖