基于UG的车灯热分析研究.pdf

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1、基予UG的车灯热分析研究口苟春梅口陈昌明口徐建斌同济大学汽车学院上海200093摘要：基于NX6．0环境建立了概念车灯模型，采用高级仿真模块对车灯进行温度场和流场的耦合计算分析。在对计算结果可信度做了相关评价的基础上，对车灯结构进行了优化设计。计算结果表明，改进后车灯内部流场改善，减轻了结雾现象。关键词：车灯内空气流场车灯内空气温度场耦合热流结雾现象中图分类号：U463．65文献标识码：A文章编号：1000—4998(2010)10—0034—03车灯的设计不仅对汽车的外形具有重要的影响，2NX热流建模过程其形状也同时影响到汽车的流线及外壁上的气流分布。更重要的是，汽车车灯对

2、汽车行驶的安全性能影响本文通过NX6．0建立车灯简单概念模型并进行很大，尤其是在雨雪、大雾等天气以及夜晚等光线条件温度场和流场的耦合分析，其在NX中完成的主要建较暗的环境下。模过程见表1。随着汽车的进步与发展，现代汽车技术不仅要进表1NX6．0热流建模过程一步提升汽车性能，更重要的是，要保证汽车的安全步骤编号应用模块，文件类型任务性。因此，对于车灯的要求也日益提高，车灯的优化设1建模，部件(．prt)文件几何体建模、模型简化。计也构成了汽车设计中重要的一部分。在传统车灯技材料，网格划分和网格捕集器，高级仿真，FEM(．fem)如果正在对流进行建模，则可能术中，所重视的是车灯的

3、美观、亮度，即光学性能以及2文件需要先研究流体域网格划分(在流线形状，现在对于车灯同样重要的还有流场与温度下一步骤中)，然后再对流体模场的耦合对车灯热性能的影响。型进行网格划分。高级仿真，仿真(．sim)解法选项，流体域网格划分，载1车灯热分析研究3文件荷、约束和仿真对象，解算，检查解法消息。热量传递有3种基本方式：热传导(HeatConduc—4后处理仿真(．sire)文件检查和显示结果。tion)、热对流(HeatConvection)和热辐射(ThermalRa—diation)3车灯流场和温度场分析汽车车灯的传热过程涉及到多种传热方式，比较复杂，从汽车车灯点亮一直到平

4、衡时都是一个非稳态的过3．1模型的建立程，本文将灯泡作为光源整体，不分析灯泡内部的传热为了分析车灯温度场的分布，必须首先建立其分过程(灯泡与车灯内部的传热过程如图1所示)。析模型。根据实车车灯数据参数，在UGNX中建立其2010／10机械制造48卷第554期车灯自身存在许多细微的特征结构，以满足配光性表2车灯各部分材料属性能，这些细微结构对温度场分析影响比较小。为了便于车灯结构密度／比热容／热传导系数／吸收系数／反射率划分单元，对车灯建模时进行了简化，主要体现在：对于(kg·m-3)(J／kg‘K)[w／(m·K)](m。。)配光境内表面的波纹面进行抹平，去除外部的凸边，对配

5、光镜l200l2500．39301．57灯罩的形状进行简化，灯泡采用了一个尺寸相近的球体灯泡22207451．388311．5反光镜27l9871O．7O1进行替代等。3．2初始条件及边界条件的设定表面加热后，气体在重力作用下沿着反光镜表面螺在进行分析之前，必须先定义初始条件以及边界条流动上升，形成一漩涡后到达配光镜，并在车灯内逆件：车灯内灯泡为热源，可在灯泡处施加热载荷，灯泡功行循环。而在模型下部，空气流动缓慢，气流较少，率设定为25W，该车灯所用灯泡为石英卤素灯泡，在利于气体流动，从而造成流动的缓慢区，导致这个鏖额定功率下，25％的能量转化为可见光，75％的能量转域气体交

6、换少，湿气难以排出，并且与灯内外热量化为红外线，以热的形式散发出去，因gt设定18．75W作为灯泡的总热流。计算中采用流动模型和辐射模型，空气对辐射的吸收率和散射率均设为0。由于车灯与外界有热交换，因此需要设定对外界的辐射和与外界的对流热交换，根据经验对参数进行取值，分别设定角系数为1，对流系数为15W／(mK)。施加完约束后的车灯模型如图3所示。3．3材料定义及网格划分在对模型进行网格划分前先定义模型中各部分的材料属性。车灯模型由▲图3加载完成后的车灯模型▲图4划分网格后的车灯模型CoupledSolutionConvergence多个部分组成，分别给lO出各部分的材料特性

7、，如表2所示，并在NX材料库中定义材料。b(，)利用NX6．0里的自：l1lI动网格划分功能对现有的车灯实体模型进行网dⅡ窭0格划分，划分完成后如媛图4所示。10一0．3．4车灯流场和温度场0l02030405O60708001020304050607080的求解迭代次数Ⅳ迭代次数Ⅳ▲图5流分析(左图)和耦合分析残差(右图)曲线根据以上设定的各个参数，运行NX高级仿2403e+OO22042e+0022222e+0021856e+002真求解器，从迭代曲线2040e+0021688e+002上可看出，在