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捷豹路虎汽车开发全新涉水测试方法

  汽车要在车辆涉水场景中保持其稳定性和功能,对底盘部件、保险杠、电子电路、进气(引起水锁)和发动机都是有害的。

  捷豹路虎通过仿真开发了一种新的车辆涉水测试方法,以提高其车辆的涉水性能。物理涉水试验通常包括以不同的速度驾驶汽车穿过不同深度的水。通常,底盘的设计和放置以及底盘的结构设计通过模拟完成。这导致了对故障模式的延迟检测,昂贵的设计更改,以及测试成本和时间的增加。

捷豹路虎汽车开发全新涉水测试方法

  一个建立的CAE测试过程可以在早期阶段识别故障模式,提供对底层构件的结构完整性的洞察,并有信心分析多个设计,从而达到最佳设计。相关的成本和时间的节省也是巨大的。选择正确的仿真工具。关于汽车涉水的最佳实践和CAE使用的文献是有限的。Xin Zheng, Xin Qiao和Fanhua Kong在其车辆涉水模拟中所做的工作,是JLR开发CAE过程的主要参考。除此之外,JLR是第一个在这个主题上发布相关文献的OEM。这一过程的作用是在设计阶段早期了解底层组件的失效模式及其对整车性能和完整性的影响。

  JLR的现行测试程序包括将车辆开过一个斜坡,进入一个涉水槽,并使用另一个坡道从槽中出口,以不同的速度和水深进行测试。由于没有可用的历史文献或程序,JLR的第一个挑战是确定一个计算工具,能够精确地模拟车辆通过水的运动。除了Smoothed Particle Hydrodynamics和LS-DYNA,STAR-CCM+是其中的另一个竞争者。CAE过程需要精确模拟由于车辆和水的相对运动而导致的底盘部件的瞬态压力。为了准确识别故障模式,需要在全瞬态分析中对车辆的运动进行建模。经过仔细的考虑,STAR-CCM+赢得了此次的竞争。运动建模需要尽可能地接近测试场景超集网格能力技术涉及两个不同的网格域,一个用于车辆(超集区域),另一个用于背景域。

  这种嵌合技术可以将背景网格的区域与覆盖区域重叠,使相邻的两个区域之间的相邻单元可以通过插值相互通信。在将超集网格法应用于车辆涉水仿真之前,必须验证该方法的有效性。为了达到这个目的,JLR将他们的一辆车按比例缩小到一个矩形块,并在一个拖曳水池中进行测试。将6个压力传感器放置在测试块上,采集瞬时压力数据,与CFD结果进行比较,验证数值方法。JLR开发了一种利用模拟进行车辆涉水测试的革命性过程,这是在OEM中首次发表的同类产品。STAR-CCM+和高级物理模型的超集网格能力帮助JLR成功地将虚拟测试集成到其车辆研发过程中,在早期的设计阶段更好地洞察了底盘组件潜在的故障模式。这一测试方法的好处有很多,包括早期发现故障模式,研究多种设计的能力,降低测试成本,减少程序时间延迟和更好的涉水能力。