汽车热管理系统及空气侧系统解决方案.doc

汽车热管理系统及空气侧系统解决方案目 录1 Flowmaster V7介绍 31.1精确预测系统参数 31.2完备的分析模块 51.3完备的元件库、数据库及用户自定义模型功能 61.4流程化的平台界面 91.5强大的报表生成工具（Crystal Report） 112 Flowmaster仿真平台解决方案 122.1热流体系统中心数据库的建立 132.1.1分布式安装与中心数据库的建立 132.1.2专业数据库的定制 132.1.3强大的数据管理功能 142.2智能建模与专家系统 152.3项目成员与角色分工 162.4软件集成与半实物仿真 172.4.1 Flowmaster支持基于COM的开发 172.4.2 Flowmaster与PLM/PDM/CAD系统的集成 172.4.3与三维CFD软件和MATLAB软件的耦合仿真 182.4.4与AVL Cruise\BOOST的接口 192.4.5与AVL EXCITE的接口 202.4.6通过MpCCI实现多物理场耦合 222.4.7与OFFICE软件的接口 222.4.8半实物仿真 232.5产品全生命周期的应用与流程自动化 242.6决策支持 253 Flowmaster在汽车热管理系统的应用 263.1 汽车热管理简介 263.2 典型部件模型 293.2.1 管道 293.2.2 换热器 313.2.3节温器模型 333.2.4膨胀水箱 333.2.5冷却风扇 344 Flowmaster在汽车空气侧系统的应用 354.1 AVS模块 354.2 空气侧系统应用案例介绍 375 Flowmaster在国内外汽车领域典型客户的应用介绍 41专业资料1 Flowmaster V7介绍Flowmaster是当今全球最为著名的热流体系统仿真分析平台，以其高效的计算效率，精确的求解能力、便捷快速的建模方式及面向能源核电行业的专业性而被许多全球著名的能源领域用户所采用。

Flowmaster是英国FML公司的产品,开发FLOWMSTER的想法来自英国流体力学研究协会的一个关于能源核电的研究项目，此协会在全世界的流体系统研究领域享有很高的声誉目前该公司不但提供领先的一维流体系统仿真软件Flowmaster，同时也向客户提供技术咨询，技术合作等服务到目前为止，已有1000多家公司购买了Flowmaster，共2000多个使用许可，用户遍布世界上40个国家和地区 Flowmaster已经通过了ISO9001认证Flowmaster的最新版本V7，秉承了旧版本的一贯特点，同时强调多用户环境下的协同性及平台的开放性，非常适合企业级的多用户仿真分析平台的构建，其优势体现在：1.1精确预测系统参数Flowmaster是专为流体系统开发设计的仿真工具，可以精确的对流体系统进行压力、流量、流速、温度等参数的分析精确预测其稳态工况下及瞬态工况下这些关键参数的变化规律，并帮助工程师理解这些变化对系统性能的影响Flowmaster中的元件模型主要基于压力－流量关系，因此对系统压力分布、流量分布及元件流阻、流量及流速进行精确计算是软件的基本功能用户对元件进行建模时只需输入能够反映元件流阻特性的数据就可以了。

作为一个开放的仿真平台，Flowmaster支持用户对元件进行几何参数建模、实验数据建模或直接利用Flowmaster的实验数据库进行直接建模等对于由多个元件组成的流体系统，Flowmaster的解算器利用迭代求解系数矩阵的方式计算出系统的节点压力，然后根据元件的流阻特性及流量守恒的原理得到主干和分支的流量，进而得到流速、雷诺数、马赫数等参数对于热流体系统，F对于由多个元件组成的流体系统，Flowmaster的解算器利用迭代求解系数矩阵的方式计算出系统的节点压力，然后根据元件的流阻特性及流量守恒的原理得到主干和分支的流量，进而得到流速、雷诺数、马赫数等参数对于热流体系统，Flowmaster将动量方程、连续性方程和能量方程同时进行耦合求解，根据系统自带或用户输入的元件热性能参数，考虑元件与流体介质及环境的传导换热、对流换热及辐射换热，同时还考虑温度对流体介质（如液压油、滑油等）的动力学粘度、定压比热、密度和热膨胀速率的影响，通过反复迭代得到热流体系统的温度分布，并给出元件的实际换热量、热阻、换热效率及努谢尔数等参数精确预测系统参数此外，Flowmaster V7针对系统参数优化提供了Var. Params.控制面板功能，用户可以设定系统中的某些变量为可变参数，这些参数将集中体现在Var. Params.参数面板中，在这个面板中用户可以设定变量的参数值，从而进行多工况仿真计算并在多工况中寻找最优解。

Var. Params.面板还提供了参数之间的耦合关系，即用函数关系控制各运行变量之间的耦合，以下图为例，【Parameter1】和【Parameter2】为输入可变参数，而【Parameter3】为【Parameter1】和【Parameter2】的函数，此时在【Parameter3】的参数表中即可实现相应的函数控制，其使用的语法规则为C＃ Var. Params.控制面板1.2完备的分析模块Flowmaster是面向工程的完备的流体系统仿真软件包对于各种复杂的流体管网系统，工程师可以利用Flowmaster快速有效的建立精确的系统模型，并进行完备的分析Flowmaster具备的分析模块可以对各种不同类型的流体系统进行任意工况下的稳态、瞬态及传热分析 完备的稳态及瞬态分析模块这些分析模块及功能分为以下几个主要的部分：l 不可压流体稳态及瞬态分析模块：可用于模拟液体流路系统及液压系统，计算系统在不同工况下的压力分布、流量分配，捕捉可能出现的管路压力波动现象l 不可压流体稳态和瞬态传热分析模块：可用于考虑热负载对系统温度特性的影响，进而评估流体物性参数随温度变化对系统性能的影响l 可压缩气体系统稳态及瞬态分析模块：该模块用于模拟气体流路。

特别对于高马赫数系统内流问题（马赫数>0.3），计算具有很高的精度l 不可压与可压流体系统配平分析模块：用于给定不可压或可压缩多支路系统设计流量或流速，提供节流元件参数分析能力l 相邻元件修正分析及尺寸分析模块：用于修正由于元件相邻而造成的计算误差；SZ为部件尺寸分析模块，用于针对特定的阻力损失限制，设计并优化部件尺寸，帮助进行部件的选型l 频域分析模块：可针对液压系统开展频域特征分析，得到系统的频域特性频域分析结果包括频率响应分析、功率谱分析等l 联合仿真接口模块：具备与Matlab、Fluent等众多主流CAE软件的联合仿真接口l 内置功能：具备单位转换、公式计算、动画显示、流体特性自定义与管理、自动导出仿真报告、优化设计、多用户管理等功能l 完备的流体元件库及相应的特性数据库：包含完备的流体元件库，并且具备各类管道、弯管、三通等常用元件的流阻特性数据，这些数据来源于国际权威机构多年的真实物理试验1.3完备的元件库、数据库及用户自定义模型功能Flowmaster拥有丰富完善的元件库，几乎函盖了目前流体系统需要的所有的标准元件 完善的流体系统元件库Flowmaster V7汽车工业版本新增部件工程师可以根据自己的系统物理模型从元件库中选择建立流体系统模型所需要的标准元件。

比如，在泵元件族中，就有齿轮泵、柱塞泵、叶片泵、轴向泵、径向泵、混合泵、射流泵等；在换向阀元件族中，有两位两通，两位三通等多种元件除了完备的常用元件之外，针对特定的专有元件，Flowmaster允许用户采用C语言创建系统仿真所需的模型，并采用动态连接库（DLL）形式存贮和调用自定义模型 自定义元件在Flowmaster中自定义元件是以元件分析模型CAM为基础开展的，在完成CAM的定义后，可以非常便捷的完成自定义元件的生成工作设置完CAM所需参数以及接口数量与类型后，转入VC中编辑代码，将编译所得的DLL文件拷贝至Flowmaster安装目录下，即完成CAM的定制工作同时，Flowmaster集成了大量常用元件的流阻特性与工作特性数据，这些数据来源于英国流体力学研究所超过10000个小时的真实物理实验，极具权威性各类管道、弯头、三通的流阻特性以及各类泵的标准工作特性曲线等，均包含在数据库之中并且，该数据库易于扩展，能够非常便捷的引入用户的已有数据常用元件流阻特性、工作特性的完备数据库1.4流程化的平台界面 Flowmaster V7的操作界面采用了美观且标准化的windows平台软件风格，如图所示，软件的操作界面的布局和主流的CAE、CAD软件相似，整个操作界面分为三个主要部分：工具栏（左）、建模区域（中）及分析后处理区域（右），构成了一个人性化的从左至右的工作流程。

设计分析人员首先在左边的工具栏新建一个“项目”（project）及“系统模型”（network），接着在建模界面中进行系统模型的搭建和修改，最后在分析后处理区域中进行参数设置，运行分析，读取结果整个过程由左至右，条理明晰，即符合工程师的使用习惯，使其易于操作，又满足了系统仿真工作的分析需求美观易用的软件界面和旧版本相比，V7更为紧凑在V7中，模型及项目管理、元件库管理、性能参数库管理、流体库管理及用户权限管理都通过层次分明的目录层级加以组织，并且统一到软件的工具栏中，工程师只需要通过鼠标点击就可以很方便的读取各种数据资源，大大提高了工程师的建模效率在软件的建模区域，工程师可以通过多图层的建模方式把复杂系统拆分为若干个分属不同图层的子系统，分块进行模型的搭建，同时可以配以相应的背景图片，这使得复杂的系统模型更为直观、易懂，提高了系统模型的可读性和易用性1.5强大的报表生成工具（Crystal Report）内置的元件参数报表生成（Crystal Report）Flowmaster V7提供的报表功能模块能够以文本形式生成系统元件的关键参数列表，以方便工程师进行关键数据的核对V7版本内置了水晶报表功能模块（Crystal Report），用户可以根据需要选择需要出报表的项目，例如元件参数（Component Data）、节点信息（Node Data）、通用参数（General Data）等。

报表文件可以按照一般的rpt格式，也可以按照EDIF（电子数据交换）格式输出Rpt文件可由办公软件如Word、Excel打开阅读，而EDIF文件是二进制文件，可以被其他的应用程序访问，实现数据交互此外，根据最新的进展，V7的报表还可以生成MPCCI接口数据文件，MPCCI是当前国际最为通用的CAE软件接口平台，基于MPCCI标准的接口数据文件无疑将大大增强用户实现联合仿真的能力2 Flowmaster仿真平台解决方案Flowmaster不仅提供了热流体系统仿真的专业技术工具，还提供了完善的管理控制、知识积累等价值环节，具备各方协同、数据管理、软件集成与流程自动化、决策支持等功能元素下图所示为Flowmaster仿真平台的基本架构，具体包含以下几个方面的内容：l 核电热流体系统中心数据库Flowmaster以SQL Server中心数据库为基础，便于进行数据的可控访问与集中管理、搜索同时，Flowmaster已经提供了面向核电热流体系统仿真的专业数据库，并且可引入用户的已有数据，进而针对特定需求进行深层次定制l 智能建模与专家系统Flowmaster的智能建模系统已经集成。