客户案例 | 通过欧拉液膜模型预测并优化车灯结霜

Ansys渠道合作伙伴上海新科益系统与咨询（上海）有限公司亦对本案例做出贡献

车灯起雾是汽车行业中常见的问题之一，尤其是LED车灯。当车灯内部与外部环境存在温差，且空气中含有一定的水汽时，水汽就可能在车灯内部凝结成雾，影响车灯的照明效果和使用寿命。当车灯内部产生雾气且镜面温度降至水的冰点以下时，更会发生结霜现象。如何借助Ansys CFD仿真工具预测并优化车灯散热以及起雾问题，成为研发仿真工程师必不可少的一种手段。

客户简介

广州斯坦雷电气有限公司，核心业务涵盖汽车及摩托车灯具的研发、生产和销售，产品以高品质著称，广泛应用于国内外知名汽车品牌。公司秉承“以不购买不良、不制造不良、不流出不良”的坚定纲领，从原材料采购到成品出厂，均实施严格的质量控制。斯坦雷凭借先进的生产技术和严格的质量控制体系，确保每一件产品都达到卓越标准，赢得了市场的广泛认可与好评。另外，广州斯坦雷电气有限公司以产品设计部为中心 ,与集团全球各设计据点联携合作，实现中国设计自我完结，向客户提供最适合中国市场的产品。

车灯产品图  

车灯的内部结构设计极为复杂，在进行实物试验时，由于灯内部件的遮挡与内部空间的限制，难以直接观测其内部状况，特别是雾气在灯腔内的具体分布及流动情况。这增加了对试验结果进行深入解读与准确分析的难度。

1.针对复杂的车灯热仿真，Ansys提供了全新的仿真流程，包括快速的几何模型准备、流程化的高质量网格准备到流程化的车灯热仿真设置，再到车灯内部流场、温度场的可视化结果，大大缩短了热仿真分析的时间和难度。

2.对于车灯起雾除雾过程，不仅是通过速度场以及温度场进行间接地判断易存在起雾的位置，Ansys Fluent专门开发的欧拉液膜模型（Eulerian Wall Film Model），可以直接再现车灯起雾除雾过程，进一步辅助研发工程师进行结构设计的改进优化。欧拉液膜模型能够考虑壁面的影响，更准确地模拟壁面附近的流体流动、传热传质等过程，通过引入额外的方程和参数，能够更精细地描述壁面与流体之间的相互作用，直接获取壁面处的液膜厚度随时间的变化，从而获取更加直观的判断结果。

第一版设计方案结果展示：

以下是起雾试验条件以及根据第一版设计结果给出的设计方案改进： 

改进后的设计方案结果展示：(通过在灯壳上方追加呼吸贴，优化灯体内的气流流动，以及通过液膜分析，直观获取到其液膜分布缩小)