Ansys для автомобильной промышленности

Моделирование в атомобильной промышленности в настоящее время имеет решающее значение, поскольку производители автомобилей и грузовиков вкладывают большие средства в разработку передовых технологий, таких как автономные системы вождения, интеллектуальная электроника и программное обеспечение для управления, важное для безопасности, в то же время они продолжают пытаться повысить топливную эффективность и сократить выбросы.

Практически каждая часть автомобиля модернизируется для облегчения, электрификации, энергоэффективности и более умного управления без ущерба для безопасности и надежности. Автомобильное моделирование позволяет инженерам быстрее внедрять инновации за счет быстрого виртуального прототипирования и тестирования.

Программное обеспечение ANSYS содержит подробные, проверенные модели, подмодели, методологии и передовой опыт, специально предназначенные для детальных инженерных нужд автомобильной техники.

Используя решения ANSYS, вы можете комплексно моделировать автомобильные системы с помощью полностью интегрированных структурных, жидкостных, тепловых, электромагнитных, электронных, полупроводниковых, программных средств и инструментов моделирования систем.

С сегодняшними модульными и многофункциональными транспортными средствами поставщики играют большую роль в инновациях и разработке продукции. Поставщики достигают амбициозных целей по разработке автономных транспортных систем, интеллектуального управления, информационно-развлекательных устройств, человеко-машинных интерфейсов и телекоммуникаций, продолжая при этом повышать топливную эффективность и снижать выбросы загрязняющих веществ. Также требуется повышенная безопасность и надежность в каждом поколении автомобилей.

Решения ANSYS для проектирования автомобильных компонентов позволяют инженерам быстрее внедрять эти инновации за счет быстрого виртуального прототипирования и тестирования.

Грузовые автомобили и внедорожники требует пристального внимания к выбросам загрязняющих веществ и ожидаемой эффективности использования топлива. Модернизируя свои продукты для удовлетворения этих важных требований, производители и поставщики транспортных средств одновременно разрабатывают передовую электронику, HMI, средства связи, телематику, средства управления и программное обеспечение для таких приложений, как автоматизация сельскохозяйственных задач, лучшее управление автопарком и комфорт водителя.

Моделирование позволяет инженерам сосредоточиться на задачах системного уровня, таких как настройка всей системы трансмиссии для повышения эффективности, снижение аэродинамического сопротивления грузовиков и обеспечение эффективного охлаждения компонентов. Развертывание обширного предварительного виртуального исследования цифрового дизайна с использованием решений ANSYS помогает обеспечить эффективность, безопасность, качество и надежность на ранних этапах цикла проектирования.

Кроме того, достижения ANSYS в области системного проектирования на основе моделей и создания сертифицированного встроенного кода могут значительно сократить время разработки.

Технологии автоспорта и мототехника стремительно развиваются. Гибридные и электрические приводы гоночных автомобилей создают серьезные технические проблемы. 

Электроприводы связаны с взаимодействующими тепловыми, жидкостными, структурными и электромагнитными эффектами, которые требуют комплексного мультифизического моделирования. Комплексное моделирование является отличительной чертой Ansys. Для разработчиков технологий автоспорта и мотоциклетной техники высокопроизводительные вычислительные возможности и эффективные масштабируемые решатели означают, что вы можете получить максимальную отдачу от ограниченных компьютерных операций. Производители мототехники могут использовать инструменты исследования и оптимизации конструкции, такие как постоянная параметризация, сопряженный решатель и морфинг, для реализации первых методов прогнозирования качества и надежности.

Правительственные постановления и высокий спрос со стороны потребителей на экологически чистые автомобили и транспорт, подталкивают производителей к поиску и использованию каждой возможности для повышения топливно-эффективной конструкции. Все системы актуальны для модернизации - кузов, внутренний вид, колеса, электрическая система, электроника и трансмиссия.

Чтобы добиться успеха, автопроизводители должны снизить аэродинамическое сопротивление без ущерба для охлаждения и бесшумности кабины, уменьшить вес автомобиля, сохраняя при этом требования к прочности и долговечности, снизить сопротивление инновационными способами, повысить эффективность сгорания двигателей и внедрить эффективное оборудование дополнительной обработки выхлопных газов.

Комплексные инструменты и передовые методы моделирования выбросов ANSYS повышают топливную эффективность, оптимизируя вес автомобиля с помощью прочных и долговечных композитных материалов, аэродинамическое сопротивление, а также уменьшая размеры и оптимизируя двигатели и подсистемы трансмиссии.

Высокий спрос со стороны клиентов и требования правительства к увеличению пробега и экологичности транспортных средств означают, что производители автомобилей и грузовиков должны разрабатывать и внедрять электромобили и гибридные технологии. Компании, которые быстрее выводят на рынок более экономичные, менее дорогие гибридные и электрические автомобили, будут доминировать в автомобильном бизнесе будущего.

Производители транспортных средств стремительно развивают гибридные технологии, снижая стоимость аккумуляторов и увеличивая срок их службы, устраняя режимы катастрофических отказов аккумуляторов, делая двигатель высокоэффективным, сводя к минимуму зависимость от редкоземельных элементов, соблюдая правила EMI – EMC и разрабатывая топливные элементы.

Инструменты ANSYS для автомобильного моделирования и передовой опыт интегрированной мультифизики, многомасштабных платформенных моделей, гибридных технологических аспектов, таких как аккамуляторы, топливные элементы, двигатели, силовая электроника и контроллеры, с точным и аккуратным использованием углубленных моделей и подмоделей. Решение включает методы пониженного порядка (ПЗУ), которые позволяют представить эффекты подкомпонента в сборке без потери точности.

 

Встроенные автомобильные системы и электроника делают современные автомобили более эффективными, безопасными, удобными и увлекательными. Инновации, меняющие парадигму, такие как усовершенствованные системы помощи водителю (ADAS) и автономные транспортные средства, находятся всего в нескольких годах от производства. Скоро электромобили вытеснят из нашей жизни привычные для нас транспортные средства. Однако автомобильная электроника и автомобильные встраиваемые системы резко увеличивают сложность продукта, и производители пытаются решить возникающие проблемы безопасности и надежности.

Производители и поставщики транспортных средств должны принять такие стандарты, как ISO26262 и AUTOSAR, которые снижают сложность и повышают безопасность. Однако это должно быть достигнуто при резком сокращении времени выхода на рынок.

Программное обеспечение для моделирования ANSYS обеспечивает более быстрое и надежное проектирование разработки антенн и радаров, EMI – EMC, целостность сигнала, системы микросхем и корпусов, информационно-развлекательные системы, человеко-машинные интерфейсы, телекоммуникации и охлаждение электроники. Инструменты ANSYS революционизируют разработку программного обеспечения контроллеров благодаря высокоточным, быстродействующим решениям системного проектирования на основе моделей для создания и проверки программного обеспечения контроллеров. Сертифицированные средства автоматической генерации встроенного кода устраняют необходимость проверки программного обеспечения контроллера.

 

Автомобильные компании постоянно опасаются серьезных проблем с обеспечением качества и безопасности транспортных средств, выявленных на поздних этапах цикла разработки или, что еще хуже, после того, как автомобили были изготовлены и проданы. Эти ситуации требуют либо дорогостоящих доработок, либо дорогостоящего отзыва по гарантии.

Правильное проектирование продукта требует виртуального изучения альтернативных вариантов проекта с разных сторон, включая изменения в производственных и эксплуатационных условиях.

Программное обеспечение для моделирования ANSYS позволяет инженерам обеспечивать качество и безопасность транспортных средств, быстро и уверенно исследуя эти вариации. С помощью решений ANSYS Multiphysics продукты можно тестировать виртуально в реальных условиях эксплуатации, которые обычно включают одновременные множественные физические нагрузки.

Постоянный рабочий процесс параметризованного моделирования и инструменты исследования проекта от ANSYS позволяют быстро изучять обширную область проектирования для выявления потенциальных видов отказов и проблем с качеством.

Высокопроизводительные вычислительные инструменты ANSYS позволяют проводить масштабные исследования проекта в короткие сроки, в то время как сопряженные решатели и инструменты оптимизации топологии позволяют инженерам с самого начала создавать надежные проекты.

 

Комплексное моделирование потока и сгорания в двигателе внутреннего сгорания от Ansys объединяет лучшее из обоих миров: оптимальные решатели CFD и лучшие инструменты для химии горения. Пакет решений ANSYS  для двигателей внутреннего сгорания включает ANSYS Forte и ANSYS CHEMKIN-Pro, а также ведущие универсальные решатели CFD-анализа Ansys Fluent  и Ansys CFX. Эти продукты предоставляют наиболее комплексные решения для моделирования потока и сгорания в двигателях внутреннего сгорания:

• Решатели расхода: быстрые, точные, переходные и стационарные решатели расхода
• Простая настройка двигателя: с помощью специального интерфейса ANSYS Forte и оптимизированной системы ANSYS Workbench ICE
• Адаптивное построение сетки для решения: полностью автоматическое динамическое построение сетки, которое уточняет и увеличивает размер на основе переменных решения, обеспечивая как высокую точность, так и скорость моделирования; запатентованный метод погруженных границ позволяет на лету создавать сетку и уточнять сетку

• Распыление: полный набор моделей распыления для внутреннего потока в сопле, первичного разрушения, вторичного разрушения, столкновений и коалесценции, испарения и взаимодействия распылителя со стенкой
• Spark: расширенное ядро ​​искрового зажигания и моделирование распространения пламени
• Химия: промышленный стандарт химического раствора и многокомпонентное распыление и испарение для прогнозирования воздействия топлива на воспламенение, детонацию и выбросы
• Структурный решатель: бесшовная связь с жидкостными и термическими решателями для термической прочности конструкции

 

Наше комплексное решение для управления температурным режимом  предлагает полный учет излучения от сотен поверхностей, сопряженную теплопередачу с твердыми телами и теплопроводность оболочки через десятки перегородок и поверхностей нулевой толщины. Инструменты ANSYS предоставляют множество детальных моделей и подмоделей:

• Решатели расхода: быстрые, точные, стационарные и переходные решатели расхода
• Термический решатель: полностью интегрирован для решения проблем проводимости, конвекции и излучения
• Турбулентность: самый большой набор моделей турбулентности в коммерческом секторе CFD
• Электропроводность: сопряженная теплопередача с полностью связанными компонентами твердых тел
• Проводимость оболочки: проводимость многослойной оболочки
• Конвекция: точное моделирование естественной конвекции с помощью нескольких моделей
• Излучение: самый большой набор моделей турбулентности в коммерческом секторе CFD с дискретными ординатами и моделями излучения поверхность-поверхность

• Модели теплообменников: двухэлементные и на макроуровне; модели с пористой средой для теплообменников и решеток
• Модели вентилятора: MRF, плоский вентилятор и скользящая сетка
• Модель температуры кожи выхлопных газов
• Создание сетки: быстрый и надежный процесс преобразования CAD в сетку
• Автоматизация: настраиваемый, настраиваемый и автоматизированный процесс
• Оптимизация: сопряженный решатель, параметризация и морфинг
• Высокопроизводительные вычисления: лучшая в отрасли масштабируемость до 10 000+ ядер
• Структурный решатель: бесшовная связь с жидкостными и термическими решателями для термической прочности конструкции

 

Миниатюризация антенн, ограниченная полоса пропускания канала, сокращение времени проектирования и взаимодействие антенны с другими компонентами создают серьезные проблемы для инженера-проектировщика. Наше комплексное решение для проектирования антенн с высокой точностью обеспечивает автоматические, точные и эффективные методы решения этих проблем, что делает его предпочтительным инструментом для моделирования. Возможности включают:

• Автоматическое адаптивное построение сетки: эта ключевая функция генерирует точное решение, основанное на физике или электромагнетизме конструкции. Этот метод автоматического построения сетки позволяет инженерам сосредоточиться на конструкции, а не тратить время на определение и создание наилучшей сетки.
• Метод конечных элементов (FEM): эффективная обработка сложных материалов и геометрии.
• Интегральные уравнения (IE): используйте технику трехмерного метода моментов (MoM) для эффективного решения открытых задач излучения и рассеяния, где токи решаются на поверхностной сетке.
• Гибридный метод FEM-IE: объединяет сильные стороны методов FEM и IE за счет использования FEM для детального анализа антенных элементов и метода IE для распространения поля
• Решатель физической оптики: решает электрически большие задачи, когда токи аппроксимируются в освещенных областях и равны нулю в теневых областях.
• Решатель переходных процессов: вычисляет электромагнитное поле в пространстве и во времени.

 

Комплексное решение ANSYS для эффективной и надежной конструкции охлаждения двигателя представляет собой интегрированное решение CAD-to-fatigue для проектирования двигателей внутреннего сгорания, которое охватывает потоки воздуха, сгорание, водяную рубашку, твердую теплопроводность, сопряженную теплопередачу, анализ структурной прочности и термоструктурную усталость. Включены следующие решатели:

• Решатели расхода: быстрые, точные, стационарные и переходные решатели расхода
• Программа определения горения: стандартный инструмент химии горения - CHEMKIN, дочерняя компания Ansys, - CHEMKIN - дополняет подробные модели горения, поставляемые в Ansys Fluent и Ansys CFX.
• Решающая программа сопряженного теплообмена: бесшовная передача жидкости и тепловых нагрузок между жидкостными, тепловыми и структурными решателями
• Структурный решатель: полнофункциональный, линейный и нелинейный структурный решатель
• Решатель усталости: расширенный решатель усталости

 

Наше комплексное решение для разработки топливных элементов применимо к PEMFC и SOFC. Решение позволяет оптимизировать отдельные элементы, а также всю батарею вместе с системами питания топливных элементов. Кроме того, ANSYS предлагает комплексные решения для хранения водорода, которые включают такие аспекты, как анализ прочности композитного резервуара, разрушение и удар, а также моделирование утечки водорода. Возможности включают:

• Электрохимическое моделирование: детальная электрохимия моделируется с тесной интеграцией с электрическими потенциалами, потоком, химическими веществами и температурными полями с полностью разрешенной мембраной, слоями катализатора, газодиффузионными слоями, газовыми каналами, каналами охлаждения и токосъемниками.
• Параметризация канала потока: каналы потока газа и охлаждающей жидкости представляют собой полностью разрешенные каналы охлаждения, и их геометрия может быть полностью параметризована для оптимизации формы и расположения охлаждающих контуров.
• Управление водными ресурсами: вода отслеживается по каждой ячейке
• Структурная деформация: структурная деформация отдельных слоев ячеек, а также всего пакета может быть рассчитана в сочетании с потоком, тепловыми и электрическими полями.

 

Наше комплексное решение для разработки топливных форсунок высокого давления позволяет компаниям оптимизировать форсунки для более высоких давлений, требуемых в рамках инициатив по расходу топлива и выбросам загрязняющих веществ. Возможности включают:

• Внутренний поток форсунки: трехфазное моделирование - топливная жидкость, пары топлива и воздух; усовершенствованные модели кавитации; обширные проверенные модели турбулентности; нестационарное моделирование динамики форсунок
• Структурный решатель: бесшовно сочетается с жидкостными и структурными решателями для взаимодействия жидкости и конструкции (FSI), включающего структурную деформацию инжектора
• Модели распыления и распыления: полный набор моделей распыления для первичного дробления, вторичного дробления, столкновения и коалесценции, испарения и образования пленки

 

Комплексное решение ANSYS для моделирования тормозов привело к прорыву в раннем прогнозировании "скрипа" тормозов. Моделирование решает проблемы проектирования, такие как сложность системы, сложность физики, распространение платформ и производительность проектировщиков. Сравнительные исследования показали, что комплексное решение Ansys обеспечивает на 50% более быструю настройку проблемы моделирования тормозов и на 45% более быстрое выполнение проекта по сравнению с ведущими конкурентами.

 

Комплексное решение ANSYS для разработки эффективных и высокопроизводительных турбонагнетателей позволяет инженерам достичь более высокого КПД компрессора и турбины с широким рабочим диапазоном и минимальной инерцией, при этом соблюдая ограничения по размеру агрегата и ограничения по стоимости. Это решение ANSYS полезно для:

• Разработки компрессоров: одномерное проектирование и оптимизация, разработка 2-х мерной геометрии лопасти, структурированная сетка для трехмерного моделирования, характеристика и оптимизация насоса
• Автоматизации: автоматизированные параметрические прогоны для создания карты компрессоров
• Конструктивные аспекты: роторная динамика, структурная прочность, термоструктурная прочность и усталость.

Программное обеспечение включает вычислитель расхода Ansys CFX, наиболее надежный и используемый вычислитель 3-D CFD для разработки турбокомпрессоров.