項目介紹

    Cooper Standard在19個國家共有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)。機電部門是Cooper Standard北美分公司的高級研發(fā)部門。它的目標(biāo)是協(xié)調(diào)電子控制和機械系統(tǒng)，通過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)計新型水泵，CAE工程師Tom Lincoln采用計算流體動力學(xué)（CFD）軟件來模擬冷卻液在裝置中的流動。他和他的團隊早在2003年就開始使用CFD仿真軟件，并且CFD仿真已成為他們部門產(chǎn)品研發(fā)中重要的組成部分。

挑戰(zhàn)

    很多年來，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仿真的耗時十分巨大，致使研發(fā)團隊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，而這時改變設(shè)計是不容易實現(xiàn)的。另外以前使用的CFD軟件的許可證機制限制了團隊在項目上的合作以及對很多種方案的評估。“我們之前使用的CFD軟件按核數(shù)收費，”Lincoln解釋說，“所以即使我的筆記本有4個核數(shù)，但我卻每次只能使用1個或2個核。我們需要1個月來完成模型的建立、計算和分析。”

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，因為他之前有很多年與Altair良好的合作體驗，”Lincoln回憶到，“Altair提供了技術(shù)支持，并有效地通過benchmark來評估AcuSolve。”

    引進Altair HyperWorks高端的CFD求解器AcuSolve，并轉(zhuǎn)換到Cooper Standard團隊中來主要是由于Altair HyperWorks的許可證機制——一種基于unit的許可制機制使用戶需要使用軟件時調(diào)用unit，而不需要時可以釋放unit，大家可以共享軟件而不需要在每臺工作站上都安裝許可證。“這種許可證機制是我們采用AcuSolve的主要驅(qū)動力，”Lincoln說，“不同的計算機都可以調(diào)用同一許可證，當(dāng)我們不使用AcuSolve時，我們可以不需要任何額外的費用去使用MotionSolve或RADIOSS。我們不再在軟件方面顯得捉襟見肘。”

    Lincoln與Altair團隊合作研發(fā)了一種基于AcuSolve的定制化工具，該工具很容易使用，使設(shè)計工程師在設(shè)計初期實現(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。“我以前沒有意識到它有多強大，”他說，“對于一個全新的水泵設(shè)計，我下載了40種不同設(shè)計，每種設(shè)計有4個或5個部件。仿真評估這些設(shè)計目前可以在一周內(nèi)完成，然而使用之前的CFD軟件需要花費一個月。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流動點并在一個晚上就拿到結(jié)果，我可以在我本機上用一個晚上時間完成兩個模型的計算，并且Altair允許我使用我筆記本上所有4個核。我的下個Windows工作站是16核，HyperWorks許可證機制允許我充分使用它的計算性能。”

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)計中的價值，同時會提高歐洲市場電動汽車的乘員舒適性。他研發(fā)了一項基于AcuSolve的特殊工具滿足Cooper Standard的特定需求。

    這個工具是無縫集成于Altair前處理器AcuConsole中的高度流程自動化工具，實現(xiàn)Lincoln在幾天內(nèi)獲得大量結(jié)果。Lincoln將AcuSolve的仿真結(jié)果與實驗流動測試進行了對比，結(jié)果吻合很好。“我對比了10到12個數(shù)據(jù)點，AcuSolve的仿真結(jié)果和實驗測試平均僅相差6.3%，”Lincoln說，“這是非常好的精度，而且并沒有偏離整個合理區(qū)間很多，因此采用AcuSolve我們有很強的信心。

    Lincoln說，遵循實驗修正的分析結(jié)果，采用AcuSolve對后續(xù)很多的設(shè)計進行評估。“我們剔除掉了一些設(shè)計，這節(jié)省了實驗的成本，我們在不斷改進設(shè)計以尋求重大性能的提高。”

    最終Cooper Standard采用AcuSolve更快地設(shè)計出更好的產(chǎn)品。“我們現(xiàn)在CFD仿真的速度可以跟上新方案設(shè)計出來的速度，”Lincoln說，“所以我們可以評估很多設(shè)計，我們不需要只選擇其中一部分進行評估。如果你可以計算更多的模型，你就可以更好地改善設(shè)計。快速的CFD結(jié)果對我們的工作非常重要。”

    AcuSolve在Cooper Standard取得成功的一個關(guān)鍵是與Altair員工的良好合作方式。“在Altair，我看到了Altair從上到下對客戶的承諾，”Lincoln說，“高級管理層提供我們工具并指引團隊來幫助我們。從下而上和我交流的Altair工程師有規(guī)律地響應(yīng)項目的進程，并愿意花費額外的時間來幫助我。最終，Altair提供給我們一個花費很少投資卻能更好設(shè)計產(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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