案例分享 | 如何优化道路施工重型设备的冷却性能？
通过高精度热流体分析，优化道路施工重型设备的冷却性能
概要
道路施工重型机械的行业杰出者酒井重工业利用MSC Software开发和提供的热流体分析软件“CFD Cradle -- STREAM ”作为检查路面切缝机“Road Cutter”发动机舱冷却性能的一部分，并进行了验证。这是对由 12,628 个零件和周围空间组成的发动机舱使用 4100 万个高分辨率网格的大规模热流体分析进行的。结果，STREAM 在分析值和测量值之间表现出惊人的 0.08 至 1.93°C 的高精度。结果表明，它可以通过热流体分析显著提高设计/试验过程的效率。
检查大型、重型机械“路面切缝机”机舱的冷却性能
酒井重工业在压路机和路面切缝机等道路施工重型设备方面拥有日本第一的市场份额，正在加速设计和原型产品的数字化。随着 SolidWorks 对 3D CAD 的全面开发，目前专注于加快使用 CAE 的开发。这背后是对符合废气法规等法律体系的需求，以及对用于道路建设的重型机械的高功能性和高附加值的需求。酒井重工业开发本部产品开发部开发组第5组组长黑须崇说：“除了符合废气排放法规的发动机环境现代化要求，紧急制动和周边监视器等安全设备的扩展也是加速道路施工重型设备转型改进的一个因素。如何减少设计和样机制作所需的时间，如何减少返工和简化流程-我们为加快开发做出了各种努力，其中最重要的是数值仿真分析。”
“ 我们已经确认基于STREAM，在电子元件基础上的热对策，可以通过修改各种条件，进行仿真，试错。这正是我们通过实验比较验证了 STREAM 分析精度的结果。”
酒井重工业拥有一个设计团队，负责设计、制作样机和评估模型。公司的主要产品之一是一种名为“Road Cutter”的路面切缝机。这台全长10多米的重型机械，通过车体中央的刀鼓旋转，实现刮掉旧沥青，是大型修路作业不可缺少的重型机械。
12628 个零件，使用 4100 万个单元网格
①通过比较机舱内温度的测量值与 STREAM 的热流体分析结果来评估分析精度。
②可视化通过散热器的流量和机舱内的流速分布，以获得对设计有用的信息。
③评估热流体分析的温度，评估方法是否可以应用于除路面切缝机以外的产品。
“路面切缝机是我们使用的最大的重型设备，由于机舱的大小和结构的复杂性，它是最难分析的。路面切缝机的验证结果是实用的。我认为相同的分析方法可以应用于所有其他重型机械。”（黑须先生）
“STREAM 是一款在热流体分析软件方面成绩斐然、网格结构独特的产品。它导入 SolidWorks 等 3D CAD 数据并自动生成网格，并建立分析模型，大大增加了分析前处理的准备时间。尤其是 STREAM使用接近全模型的大尺度模型进行分析是有效的。在这次验证中，经过半天的准备和夜间分析处理，第二天得到了分析结果，我们做到了。”
黑须先生准备的原始数据具有12628个CAD零件，SolidWorks的数据容量达到了3.54GB。分析空间定义为宽8m x 深8m x 高5.5m，STREAM生成的网格达到4100万个单元。STREAM 使用正交结构化网格在短短 6 分钟 内完成了4100 万个 的网格划分。
分析模型
・CAD零件数：12,628个
・数据容量：3.54GB（SolidWorks）、691MB（中间文件Parasolidxb）
解析空间
网格
・4,100万个网格（具有多块的高分辨率细节）
实现分析值和测量值之间的最小误差 0.08 ℃
此外，通过温度分布和速度分布的可视化，机舱内的情况一目了然。MSC Software DEP 系统部门工程部门花房干治说：“在实验中，我们使用了一个8平方米的巨大分析模型，包括机舱内外。我们可以发现设计人员没有想到的地方，没有实际测量温度的地方的温度分布等。发现潜在的问题也是仿真的意义之一，STREAM可以通过这种方式补充设计师的经验和知识，从而获得更完整的设计。”
“我们已经确认 基于STREAM 可以在改变考虑电子元件的热对策条件下的各种测试仿真。这正因为通过前期的验证案例，确信了 STREAM 软件的计算结果的高精度。” （黑须先生）
温度分布分析示例 速度分布分析示例
使用 CAE 转变整个设计和开发流程
