項(xiàng)目介紹
Cooper Standard在19個(gè)國(guó)家共有22000名員工，為汽車工業(yè)供應(yīng)流體輸送系統(tǒng)、密封系統(tǒng)、外飾系統(tǒng)、熱吸排氣系統(tǒng)和AVS系統(tǒng)。機(jī)電部門(mén)是Cooper Standard北美分公司的高級(jí)研發(fā)部門(mén)。它的目標(biāo)是協(xié)調(diào)電子控制和機(jī)械系統(tǒng)，通過(guò)按需輸送流體和減小傳統(tǒng)系統(tǒng)中的能量損失提高了整車效率。
為了設(shè)計(jì)新型水泵，CAE工程師Tom Lincoln采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）軟件來(lái)模擬冷卻液在裝置中的流動(dòng)。他和他的團(tuán)隊(duì)早在2003年就開(kāi)始使用CFD仿真軟件，并且CFD仿真已成為他們部門(mén)產(chǎn)品研發(fā)中重要的組成部分。
挑戰(zhàn)
很多年來(lái)，Lincoln一直沿用某種CFD軟件解決方案并可以獲得精確的結(jié)果，但是每次CFD仿真的耗時(shí)十分巨大，致使研發(fā)團(tuán)隊(duì)不得不考慮減小方案的數(shù)目。
仿真結(jié)果一般在產(chǎn)品研發(fā)后期才能得到，而這時(shí)改變?cè)O(shè)計(jì)是不容易實(shí)現(xiàn)的。另外以前使用的CFD軟件的許可證機(jī)制限制了團(tuán)隊(duì)在項(xiàng)目上的合作以及對(duì)很多種方案的評(píng)估。“我們之前使用的CFD軟件按核數(shù)收費(fèi)，”Lincoln解釋說(shuō)，“所以即使我的筆記本有4個(gè)核數(shù)，但我卻每次只能使用1個(gè)或2個(gè)核。我們需要1個(gè)月來(lái)完成模型的建立、計(jì)算和分析。”
解決方案
水泵CFD分析
當(dāng)Jeff Davis成為北美Cooper Standard技術(shù)工程副總裁并在原廠商領(lǐng)導(dǎo)了類似項(xiàng)目后，Lincoln發(fā)現(xiàn)了一種更好的方法。“他引領(lǐng)我們調(diào)研Altair的產(chǎn)品，因?yàn)樗坝泻芏嗄昱cAltair良好的合作體驗(yàn)，”Lincoln回憶到，“Altair提供了技術(shù)支持，并有效地通過(guò)benchmark來(lái)評(píng)估AcuSolve。”
引進(jìn)Altair HyperWorks高端的CFD求解器AcuSolve，并轉(zhuǎn)換到Cooper Standard團(tuán)隊(duì)中來(lái)主要是由于Altair HyperWorks的許可證機(jī)制——一種基于unit的許可制機(jī)制使用戶需要使用軟件時(shí)調(diào)用unit，而不需要時(shí)可以釋放unit，大家可以共享軟件而不需要在每臺(tái)工作站上都安裝許可證。“這種許可證機(jī)制是我們采用AcuSolve的主要驅(qū)動(dòng)力，”Lincoln說(shuō)，“不同的計(jì)算機(jī)都可以調(diào)用同一許可證，當(dāng)我們不使用AcuSolve時(shí)，我們可以不需要任何額外的費(fèi)用去使用MotionSolve或RADIOSS。我們不再在軟件方面顯得捉襟見(jiàn)肘。”
Lincoln與Altair團(tuán)隊(duì)合作研發(fā)了一種基于AcuSolve的定制化工具，該工具很容易使用，使設(shè)計(jì)工程師在設(shè)計(jì)初期實(shí)現(xiàn)CFD仿真。
另外，Lincoln發(fā)現(xiàn)AcuSolve大大加速了產(chǎn)品仿真的周期。“我以前沒(méi)有意識(shí)到它有多強(qiáng)大，”他說(shuō)，“對(duì)于一個(gè)全新的水泵設(shè)計(jì)，我下載了40種不同設(shè)計(jì)，每種設(shè)計(jì)有4個(gè)或5個(gè)部件。仿真評(píng)估這些設(shè)計(jì)目前可以在一周內(nèi)完成，然而使用之前的CFD軟件需要花費(fèi)一個(gè)月。AcuSolve建模更流程化，求解器收斂得更快并仍能保證精確的結(jié)果。我可以建立一組三個(gè)流動(dòng)點(diǎn)并在一個(gè)晚上就拿到結(jié)果，我可以在我本機(jī)上用一個(gè)晚上時(shí)間完成兩個(gè)模型的計(jì)算，并且Altair允許我使用我筆記本上所有4個(gè)核。我的下個(gè)Windows工作站是16核，HyperWorks許可證機(jī)制允許我充分使用它的計(jì)算性能。”
輔助冷卻液泵
水泵某截面速度分布
結(jié)論
Lincoln闡明了AcuSolve在水泵設(shè)計(jì)中的價(jià)值，同時(shí)會(huì)提高歐洲市場(chǎng)電動(dòng)汽車的乘員舒適性。他研發(fā)了一項(xiàng)基于AcuSolve的特殊工具滿足Cooper Standard的特定需求。
這個(gè)工具是無(wú)縫集成于Altair前處理器AcuConsole中的高度流程自動(dòng)化工具，實(shí)現(xiàn)Lincoln在幾天內(nèi)獲得大量結(jié)果。Lincoln將AcuSolve的仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)流動(dòng)測(cè)試進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果吻合很好。“我對(duì)比了10到12個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，AcuSolve的仿真結(jié)果和實(shí)驗(yàn)測(cè)試平均僅相差6.3%，”Lincoln說(shuō)，“這是非常好的精度，而且并沒(méi)有偏離整個(gè)合理區(qū)間很多，因此采用AcuSolve我們有很強(qiáng)的信心。
Lincoln說(shuō)，遵循實(shí)驗(yàn)修正的分析結(jié)果，采用AcuSolve對(duì)后續(xù)很多的設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)估。“我們剔除掉了一些設(shè)計(jì)，這節(jié)省了實(shí)驗(yàn)的成本，我們?cè)诓粩喔倪M(jìn)設(shè)計(jì)以尋求重大性能的提高。”
最終Cooper Standard采用AcuSolve更快地設(shè)計(jì)出更好的產(chǎn)品。“我們現(xiàn)在CFD仿真的速度可以跟上新方案設(shè)計(jì)出來(lái)的速度，”Lincoln說(shuō)，“所以我們可以評(píng)估很多設(shè)計(jì)，我們不需要只選擇其中一部分進(jìn)行評(píng)估。如果你可以計(jì)算更多的模型，你就可以更好地改善設(shè)計(jì)。快速的CFD結(jié)果對(duì)我們的工作非常重要。”
AcuSolve在Cooper Standard取得成功的一個(gè)關(guān)鍵是與Altair員工的良好合作方式。“在Altair，我看到了Altair從上到下對(duì)客戶的承諾，”Lincoln說(shuō)，“高級(jí)管理層提供我們工具并指引團(tuán)隊(duì)來(lái)幫助我們。從下而上和我交流的Altair工程師有規(guī)律地響應(yīng)項(xiàng)目的進(jìn)程，并愿意花費(fèi)額外的時(shí)間來(lái)幫助我。最終，Altair提供給我們一個(gè)花費(fèi)很少投資卻能更好設(shè)計(jì)產(chǎn)品的工具。”
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本文標(biāo)題：Cooper Standard采用Altair CFD求解器AcuSolve加速新一代水泵研發(fā)
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