基于Starccm的发动机流体分析自动化开发-CD-adapco.PDF

基于 Starccm+的发动机流体分析 * 自动化开发 陶丽芳，昂亮，邓晓龙，徐亚飞，张镇 （奇瑞汽车股份有限公司 发动机工程研究院，安徽 芜湖 241009） (Tel: Email:taolifang@) 摘要 ：应用商业流体软件 Starccm+的java 工具，对发动机常用流体分析项目进行自动化二次开发，增加脚 本对不同流域与边界的适应性，并方便后期的维护开发。开发了发动机进排气歧管流量系数计算、气道流 量系数计算、水套流动分析与三元催化器流动均匀性等分析的自动化模板，大大减小了人工操作，显著缩 短了仿真分析周期。同时开发的自动化脚本也可直接应用于后续的优化分析。 关键词：流体仿真，自动化，Starccm+，二次开发 0 前言 汽车与发动机设计过程中应用计算机仿真分析技术对系统与零部件进行虚拟测试，并且 根据仿真结果对系统与零部件进行优化改进已经成为各大主机厂与零部件厂商的通用方法。 仿真分析的周期长短直接关系到产品开发周期的长短，快速的仿真自动化分析变得非常有必 要。特别是对于发动机的一些流体分析来说，部件结构与计算边界变化不多，通过自动化编 程，大部分过程由电脑自动完成，减少仿真工程师划分网格、添加边界等机械操作，使得工 程师有更多时间进行计算结果的分析与产品的优化。本文介绍了流体分析自动化开发过程， 以及应用于某款DOD （停缸）发动机的水套优化的例子。 1 流体自动化分析流程 Starccm+是汽车领域应用非常广泛的一款通用流体商业软件，应用该软件进行一般的流 体分析的过程如图 1 所示，包括 CAD 模型导入，分组与面网格划分， Starccm+中进行体网 格划分，添加物理模型与边界条件，计算求解，以及进行结果后处理等步骤。除了计算求解 这一步由计算机完成，其它工作均需要仿真工程师人为操作完成。 CAD模型导入hypermesh CAD模型导入hypermesh hypermesh分组与面网格划分 hypermesh分组与面网格划分 面网格模型导入Starccm+ Starccm+划分体网格 读取自动化java脚本文件 Starccm+施加边界 Starccm+计算求解 Starccm+结果后处理 结果后处理 图1 流体通用仿真分析流程 图2 流体自动化分析流程 人为操作不仅会花费时间，而且工程师的操作经验与操作差异均会对结果造成一定的影 响，计算结果的精度较难保证。Starccm+中的脚本录制功能很好地解决了这一难题。所有操 *芜湖市重大科技攻关计划项目（2013ZD01）    作，从网格导入到结果后处理，均可以录制成 java 脚本文件，此脚本还可以根据需要进行 二次开发，形成方便工程应用的自动化分析模板，从而大大简化流体仿真流程。 图 2 为流体的自动化分析流程，仿真工程师只需在 hypermesh 中进行模型分组与面网格 划分，Starccm+中的体网格划分、加载、求解均简化为读取 java 脚本文件。流量系数、压 差等数据结果也可以自动保存到文件夹中。如果没有特殊的图片处理，工程师只需要打开保 存到文件夹里面的数据文件即可，无需对 Starccm+进行额外的操作。自动化的应用使得工 程分析时间至少缩短 50%，复杂分析节省时间更多，只要计算机资源充足，一个工程师可以 同时开展多个项目，有效节省了人力成本。 [1] 2 java脚本二次开发 Starccm+对所有的计算操作流程都能进行脚本录制，但生成的原始 java脚本比较复杂， 不利于后期脚