Numerisk innovativ termisk modellering i syfte att öka fordonskomponenternas livslängd för hållbar utveckling

Syfte och mål

Målet är att kraftigt reducera tiden och kostnaden för utveckling av nya bilmodeller. För att nå dit måste fysiska prov ersättas med virtuella analyser. Projektets mål var att utveckla en metod som med tillräcklig noggrannhet predikterar temperaturer på luft och komponenter i motorrummet och längs avgassystemet. Projektet har get värdefull kunskap om och insikt i transienta termiska beräkningar. Metodens mognad medger ännu inte att den kan ersätta, utan kan i nuläget användas som ett komplement till tester, främst i tidiga faser i projekten då tillgången på fysisk testdata är dålig.

Resultat och förväntade effekter

Studien omfattar beräknade transienta temperaturer för ca 50 komponenter och ca 200 mätpunkter. Som acceptabel avvikelse jämfört med fysiska prov används ± 10 C. Bra överenstämmelse i nivå och trend (dT/dt) uppnåddes för ca 50% av analyserade komponenter. Ca 30% uppvisar antingen bra maxtemperatur eller trend, och 20% fel maxtemperatur och avvikande trend. Fortsatt utveckling av metoden är en nödvändighet för att nå de långsiktiga målen. Arbetet med att eliminera tillkortakommanden och förfina metoden kommer att fortsätta inom ramen för ´Operational Development´ på Volvo Cars.

Upplägg och genomförande

För att hantera de olika tidsskalor som fysiken kräver har en pseudo-transient metod utvecklats. Flödesfältet beräknas stationärt vid utvalda tillfällen medan den termiska lösningen beräknas transient. Kopplingen mellan dessa styrs av ett script utvecklat inom projektet. Arbetet fokuserade på modelleringsfel, dvs skillnader mellan en exakt lösning av modellens ekvationer och en analytisk lösning, och på systematiska fel dvs noggrannhet i NGD samt approximationer av den verkliga geometrin, av randvillkor och av transienta fysiska förlopp i beräkningen av strömningsfältet.