用于车载空调的仿真分析方法与流程

本发明涉及车载空调技术领域，更具体地说，涉及一种用于车载空调的仿真分析方法。

背景技术：

汽车空调的性能对舱内乘员舒适性的作用不言而喻，其中空调cae（计算机辅助工程）分析计算对风道、出风口、导流叶片等结构的设计起到关键的指导作用，但由于风道、出风口、导流叶片等结构的布置受周围零部件的空间布置影响较大，所以空调cae分析计算的反复/迭代次数较多，工作量较大。

随着电动汽车技术以及各种提升用户体验的科技的发展与进步，每向车内引入一种新的系统、设备、甚至按钮，都会使得对车载空调cae分析的复杂度上升，这使得空调cae分析的流程自动化显得尤为重要。

对车载空调实现高效而可靠的cae分析，减少人工干预程度，是本领域技术人员期望实现的目标。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于空调仿真分析的方法。

为实现上述目的，本发明提供一种技术方案如下：

一种用于车载空调的仿真分析方法，包括如下步骤：a)、从前次仿真分析的数据中提取出空调的面网格模型并导入cfd（computationalfluiddynamics，计算流体动力学）应用中；b)、基于面网格模型在cfd应用中建立空调的三维体网格模型；c)、对三维体网格模型进行边界条件设置；d)、计算三维体网格模型关于以下特征的收敛性数据：连续性特征；速度特征；以及湍流模型特征。

优选地，在步骤d)之后还包括：若关于任一特征的收敛性数据不符合收敛性指标，则回到步骤a)、b)或c)其中之一来继续执行，直至关于每一特征的收敛性数据均符合收敛性指标。

优选地，步骤a)具体包括：a1)、识别面网格模型的质量；a2)、对面网格模型的数据进行完整性检查；a3)、确定面网格模型的数据名称是否与基准名称一致。

优选地，步骤a1)具体包括：在cfd应用中对导入的面网格模型进行第一检查；若第一检查发现所导入面网格模型中的一部分为质量不合格，则识别出该部分，并确认该部分周围的相连网格的尺寸；以及对该部分进行重新划分，以更新面网格模型。

优选地，步骤a3)具体包括：若面网格模型的数据的名称与基准名称不一致，则对面网格模型进行第二检查，以确定面网格模型是否适合用于建立完全三维体网格模型；若面网格模型适合用于建立完全三维体网格模型，则方法继续执行；否则，回到步骤a)继续执行；以及若面网格模型的数据名称与基准名称一致，则方法继续执行。

优选地，步骤b)进一步包括：对三维体网格模型进行第三检查，以确定三维体网格模型的翘曲度是否符合翘曲度指标；若三维体网格模型的翘曲度符合翘曲度指标，方法继续执行；否则，识别出质量不符合要求的三维体网格模型的一部分，并确认部分周围的相连网格的尺寸，进而对部分与相连网格进行调整。

优选地，步骤c)进一步包括：c1)、设置三维体网格模型的边界条件，其中边界条件包括入口，出口，监测面和/或壁面；c2)、确定边界条件是否与基准模型的边界条件一致；c3)、若边界条件与基准模型的边界条件一致，方法继续执行；否则，回到步骤c1)继续执行。

本发明还提供一种车载空调仿真分析系统，包括如下各单元：数据导入单元，用于从前次仿真分析的数据中提取出空调的面网格模型并导入cfd应用中；三维体网格模型建立单元，与数据导入单元相耦合，用于基于面网格模型在cfd应用中建立空调的三维体网格模型；边界条件设置单元，与三维体网格模型建立单元相耦合，用于对三维体网格模型进行边界条件设置；以及收敛性计算单元，与三维体网格模型建立单元相耦合，用于计算三维体网格模型关于以下特征的收敛性数据：连续性特征；速度特征；以及湍流模型特征。

本发明各实施例所提供的空调仿真分析方法及系统，将cae分析与cfd应用相结合，为车载空调建立三维体网格模型，能够将风道、出风口、导流叶片等结构布置受周围零部件的空间布置所影响的程度直观地体现出来，使得设计人员能够方便地调整模型或修正数据，这不仅有利于提高对车载空调的设计效率，也能够提升设计的可靠性。

附图说明

图1示出本发明第一实施例提供的用于车载空调的仿真分析方法的流程示意图。

图2示出本发明第二实施例提供的空调仿真分析系统的模块结构示意图。

具体实施方式

在以下描述中提出具体细节，以便提供对本发明的透彻理解。然而，本领域的技术人员将清楚地知道，即使没有这些具体细节也可实施本发明的实施例。在本发明中，可进行具体的数字引用，例如“第一元件”、“第二装置”等。但是，具体数字引用不应当被理解为必须服从于其字面顺序，而是应被理解为“第一元件”与“第二元件”不同。

本发明所提出的具体细节只是示范性的，具体细节可以变化，但仍然落入本发明的精神和范围之内。术语“耦合”定义为表示直接连接到组件或者经由另一个组件而间接连接到组件。

以下通过参照附图来描述适于实现本发明的方法、系统和装置的优选实施例。虽然各实施例是针对元件的单个组合来描述，但是应理解，本发明包括所公开元件的所有可能组合。因此，如果一个实施例包括元件a、b和c，而第二实施例包括元件b和d，则本发明也应被认为包括a、b、c或d的其他剩余组合，即使没有明确公开。

如图1所示，本发明第一实施例提供一种用于车载空调的仿真分析方法，其包括如下多个步骤。可以理解的是，这些步骤可以不按如下示例的次序来执行，这些步骤可以经组合，而不影响本发明的技术效果。

步骤s10、从前次仿真分析的数据中提取出空调的面网格模型并导入cfd应用中。

该步骤能够将cae分析所得的数据作为输入直接导入cfd应用中，这能够使得本发明的实施例兼具cae分析的部分优点，而又能够对其进行进一步的优化或改进。具体地，在获得cae分析所得的空调的面网格模型数据之后，步骤s10可以具体按如下子流程来执行。

子步骤s101、识别面网格模型的质量。

作为一种示例，该子步骤s101按如下方式实现：在cfd应用中对导入的面网格模型进行第一检查；若第一检查发现所导入面网格模型中的一部分为质量不合格，则在cfd应用中识别出该质量不合格部分，并确认该部分周围的相连网格的尺寸；以及，进一步对质量不合格部分进行重新划分，通过所述的重新划分，来调整或修正质量不合格部分及其相连网格所对应的数据或结构，进而能够更新面网格模型。

子步骤s102、对面网格模型的数据进行完整性检查。

要求面网格模型的数据完整，不仅要求单个面网格模型的数据是完整的，而且进一步对多个面网格模型的组合的数据完整性进行检查，以确保在后续步骤中能够基于多个面网格模型的组合来构建三维体网格模型。

子步骤s103、确定面网格模型的数据名称是否与基准名称一致。

作为一种示例，该子步骤s103按如下方式实现：若面网格模型的数据名称与基准名称不一致，则对面网格模型进行第二检查，以确定面网格模型是否适合用于建立完全三维体网格模型；若面网格模型适合用于建立完全三维体网格模型，则该方法继续执行；否则，回到步骤s10的起始点执行；以及若面网格模型的数据的名称与基准名称一致，则方法继续执行，而无需执行第二检查。换言之，上述示例表示，执行第二检查仅在面网格模型的数据名称与基准名称不一致的情况下才会进行。

判断面网格模型的数据名称是否与基准名称一致，可以调用basemesh数据来进行。

以上示例方式可以按照不同的顺序实现，例如，首先，首先进行第二检查来确定面网格模型是否适合用于建立完全三维体网格模型，这可能得到两种结果，即，第一种结果为“适合”，第二种结果为“不适合”，若为第一结果，则该方法继续往后进行，即执行以下步骤s11；相反，若为第二种结果，则随后，判定面网格模型的数据名称与基准名称是否一致，若一致，同样往后执行步骤s11，而若不一致，则回到步骤s10的起始点执行。

本文所述“完全三维体网格模型”指的是所建立的三维体网格模型没有任何部件缺失，也不存在任何部件之间的结构错位。

步骤s11、基于面网格模型在cfd应用中建立空调的三维体网格模型。

具体地，在该步骤中，对三维体网格模型进行第三检查，以确定三维体网格模型的翘曲度是否符合翘曲度指标；若三维体网格模型的翘曲度符合翘曲度指标，该方法继续执行；否则，识别出质量不符合要求的三维体网格模型的一部分，并确认该部分周围的相连网格的尺寸，进而对该部分以及相连网格进行调整。

作为示例，三维体网格模型的翘曲度应在0与1之间，0表示最佳质量，1表示最差质量，翘曲度指标可以设为[0，0.5]。

步骤s12、对三维体网格模型进行边界条件设置。

具体地，仍然利用cfd应用来执行该步骤，首先执行子步骤s121：设置三维体网格模型的边界条件，其中边界条件包括入口，出口，监测面和/或壁面；其次执行步骤s122：确定边界条件是否与基准模型的边界条件一致；再次执行步骤s123：若边界条件与基准模型的边界条件一致，该方法继续执行；否则，退回到步骤s12的起始点，重新设置三维体网格模型的边界条件。

通过上述边界条件设置，车载空调风道、出风口、导流叶片等结构以及它们周围零部件的空间布置将能够体现在三维体网格模型中，进而作为随后计算收敛性数据的重要依据。

步骤s13、计算三维体网格模型关于连续性特征、速度特征、以及湍流模型特征共三项特征的收敛性数据。

根据本发明上述第一实施例，所选特征至少包括：连续性特征；速度特征；以及，湍流模型特征。设计人员可以进一步扩展并引入其他特征，以便使得车载空调的三维体网格模型适用于各种复杂场合、环境。

在该步骤中，具体地，可以利用cfd应用并行地计算三维体网格模型关于连续性特征的收敛性，关于速度特征的收敛性，以及，关于湍流模型特征的收敛性。

优选情况下，在三维体网格模型关于以上三项特征的收敛性数据均符合设计人员设定要求的情况下，才判定三维体网格模型是合格的，否则，就需要在cfd应用中调整设计，例如，回到上述方法的某些中间点甚至起始点重新进行整个方法流程。

可以理解，在不同的环境或场合，根据车载空调的三维体网格模型关于不同特定特征的收敛性情况，需要回到上述方法流程的中间点或起始点来继续执行，例如，回到步骤s10、s11或s12其中之一来执行，直到三维体网格模型关于每一特征的收敛性数据均符合收敛性指标。

以下，本发明提供一种上述方法在具体场景中的实施方式。

1准备三维体网格模型；

1)在cae处理软件中准备三维面网格模型，并在前处理软件中将检查到的质量较差的网格进行重新划分，以备在cfd软件中生成三维体网格；

2)在cfd软件中再次对导入的面网格模型进行质量检查；

3)若部分面网格质量不满足要求，识别出该部分网格，并确认其周围相连网格的大小；

4)对识别出来的质量不满足要求的面网格重新划分；

5)若第2步中的面网格质量均满足要求的话，对面网格数据的完整性进行检查；

6)调用basemesh（以除霜工况为例），检查面网格数据的名称是否与basemesh的名称一致；

7)若面网格数据跟basemesh的名称不一致，对面网格数据进行检查，如果不满足分析要求，需返回到第1)步中对三维面网格模型进行重新准备；

8)若面网格数据跟basemesh的名称一致，进行三维体网格划分；若第7)步中通过对网格数据检查发现满足分析要求，则也直接进行三维体网格划分；

9)对三维体网格进行质量检查；

10)若部分体网格质量不满足要求，识别出质量不满足要求的体网格并且确认周围相连体网格的大小；

11)对识别出来的质量差的网格进行调整，再次进行三维体网格质量的检查；

2边界条件设置；

12)若三维体网格质量检查满足要求，进行边界条件设置，如入口、出口、监测面、壁面等；

13)对边界条件进行检查；

14)若边界条件与basemodel（基于basemesh的模型）边界条件不一致，弹出警示框，进行判断，如果不满足模型设置要求，需对边界条件进行重新设置；

15)若边界条件检查与basemodel边界条件一致，设置计算模型及参数；当边界条件与basemodel边界条件不一致时，若判断满足设置要求，也直接进行计算模型及参数的设置；

3计算设置；

16)对上述设置好的模型进行计算；

17)检查计算收敛性；

18)若计算不收敛，弹出警示框，记录检查结果，返回到第14)步，对计算模型及参数重新进行设置；

4若计算收敛，记录检查结果；

5生成报告。

根据上述第一实施例，不仅可以对车载空调实现高效而可靠的cae分析，而且，通过引入cfd应用，能够将风道、出风口、导流叶片等结构布置受周围零部件的空间布置所影响的程度直观地体现出来，使得设计人员能够方便地调整模型或修正数据，这不仅有利于提高对车载空调的设计效率，也能够提升设计的可靠性。

如图2所示，本发明第二实施例提供一种车载空调仿真分析系统20，该系统包括数据导入单元201、边界条件设置单元202、三维体网格模型建立单元203以及收敛性计算单元204。

数据导入单元201用于从前次仿真分析的数据中提取出空调的面网格模型并导入cfd应用中。三维体网格模型建立单元203与数据导入单元201相耦合，用于基于面网格模型在cfd应用中建立空调的三维体网格模型。边界条件设置单元202与三维体网格模型建立单元203相耦合，用于对三维体网格模型进行边界条件设置。收敛性计算单元204与三维体网格模型建立单元203相耦合，用于计算三维体网格模型关于连续性特征、速度特征以及湍流模型特征的收敛性数据。

作为对上述实施例的进一步改进，收敛性计算单元204包括第一、第二、及第三，共三个子单元。第一子单元用于计算三维体网格模型关于连续性特征的收敛性；第二子单元用于计算三维体网格模型关于速度特征的收敛性；第三子单元用于计算三维体网格模型关于湍流模型特征的收敛性。

其中，这三个单元彼此之间相互独立，从而，它们可以并行计算三维体网格模型关于不同特征的收敛性数据，进而，它们分别根据不同程度的收敛性而需要回到以前经历过的步骤来调整模型或修正数据，直到三维体网格模型关于每一特征的收敛性数据均符合收敛性指标。

在本发明的一些实施例中，上述系统的至少一部分可采用通信网络所连接的一组分布式计算装置来实现，或，基于“云”来实现。在这种系统中，多个计算装置共同操作，以通过使用其共享资源来提供服务。

基于“云”的实现可提供一个或多个优点，包括：开放性、灵活性和可扩展性、可中心管理、可靠性、可缩放性、对计算资源所优化、具有聚合和分析跨多个用户的信息的能力、跨多个地理区域进行连接、以及将多个移动或数据网络运营商用于网络连通性的能力。

上述说明仅针对于本发明的优选实施例，并不在于限制本发明的保护范围。本领域技术人员可能作出各种变形设计，而不脱离本发明的思想及附随的权利要求。