一汽红旗应用Simcenter STAR-CCM+完成整车涉水仿真分析

故事摘要
    业务诉求：
        传统燃油车在车辆涉水时，容易出现发动机进水、车身漏水、部件开裂等问题:而新能源汽车电动化、智能化的发展，电器部件的迅速增加，车辆涉水时，电器安全与电器防水问题愈发重要。

    解决方案：
        一汽红旗采用了 Simcenter STAR-CCM+ software 建立新能源车辆整车的涉水仿真能力，从仿真模型的边界条件确认、网格处理、求解设置及最终仿真结果基于试验数据的对比验证与分析，一汽红旗建立了完整的新能源车辆涉水仿真能力。

实施效果：
        一汽红旗基于Simcenter STAR-CCM+完成整车的涉水仿真，在不同的稳态和动态工况下，仿真结果与试验数据都在很小的偏差范围内，部件开裂位置与试验数据也基本一致。因此，CFD仿真方法能在车辆设计阶段补充传统基于试验验证开发方法的不足。

企业背景介绍

        红旗是中国一汽直接运营的高端汽车品牌。2018年1月8日，中国一汽发布新红旗品牌战略，以“中国式新高尚精致主义”为品牌理念。2023年1月8日广州新能源汽车全球战略发布会，红旗品牌“A11 in新能源，全域推动所有车型电动化。

企业亟待解决的业务问题

        近年来，车辆进水相关的投诉一直居高不下，是众多用户关注的主要问题之一;另外针对电动车的法规要求中，重点增加并强化了热失控报警和整车防水性能要求，以及电池包振动泡水等各种安全场景的要求。同时整车涉水性能开发主要通过试验验证，周期长，成本高。以上需求促使OEM建立整车涉水仿真分析能力

企业应用实践与探索

解决方案实际应用情况与探索:

        汽红旗采用了Simcenter STAR-CCM+进行纯电动车辆的整车涉水仿真，首先测试试验场的水池宽度、长度，明确仿真的工况及边界条件。

        模型处理包括重构模型逻辑树、清理无关部件，删除部分结构内表面等;整车涉水仿真的网格包含车身表面、防火墙、地板、动力总成、底盘、电子电器及冷却系统等总成结构。

        利用多孔介质方式模拟冷凝器/散热器等密排多孔结构，解决翅片网格划分数量过多，工程上无法实施的问题。根据散热器的单体性能参数，拟合其惯性阻尼和粘性阻尼，模拟空气阻力和水阻的效果。

        另外，整车涉水仿真中需要考虑车辆悬架刚度与水浮力相互作用对涉水深度的影响。通过SimcenterTM 3D software 多体动力学及流体仿真耦合求解，模拟涉水过程中悬架刚度和水浮力影响。

        通过Simcenter 3D搭建多体动力学模型将车身受到的浮力作为激励，进行多体仿真，从而得到不同时刻的车身姿态。把车身姿态导出、重新加载到流体模型中，作为Simcenter STAR-CCM+流体仿真的输入之一，重新求解涉水过程，进而提升整车涉水仿真精度。

        完成整车涉水仿真后，输出自由液面随时间的变化，对称面上的体积分数以及重要截面上的流体速度、底护板关键涉水部件上的压力分布等仿真结果。

实施成效:

        汽红旗采用Simcenter STAR-CCM+完成新能源车辆的涉水仿真，监测点水位高度的仿真与试验误差在很小的范围内，对于涉水过程中一些部件的开裂位置仿真预测与试验基本一致，能帮助在产品设计阶段发现问题，降低解决问题的周期和成本。

实施企业反馈与点评:

        “Simcenter STAR-CCM+建立的整车涉水仿真模型，准确预测和评估车辆涉水的性能状态，为系统的改进和优化提供指导。

于保君

一汽红旗研发总院

未来合作期望:

        随着电动车的发展，以涉水仿真为代表的水管理仿真越来越重要。