小技巧｜Fluent在车灯行业中的应用
01
概述
汽车前灯的设计兼顾实用和美观，前灯的使用对汽车正常行车和安全驾驶有着极其重要的作用。现代车灯制造业运用大量先进技术，车灯质量日益完善，但车灯起雾积水仍然是一个普遍存在的问题，这一现象的发生严重影响了车灯质量和外观。车灯出现起雾积水现象是由于设计上的失误导致车灯内部受热不均，空气流动不畅，随着车灯的开启和关闭，车灯内部的温度急剧变化，特别是在淋雨的情况，温度急剧降低使得水蒸气遇冷凝结在车灯配光镜内表面，车灯透镜材料一般为合成树脂，水蒸气在其表面凝结成水珠，严重影响照明。水珠汇集成积水，工作状态下积水又蒸发形成水蒸气造成起雾，起雾现象的存在，又导致车灯内的积水很难排出，形成恶性循环，严重影响灯具的使用寿命。
车灯起雾属于物理现象，因此应该从灯体内部流场、温度场、湿度场的分布来研究，另外雾气的消散还要考虑压力分布。车灯内部是一个有热源的充满空气且连通大气的空腔，随着灯泡的开启和关闭，车灯内部存在着辐射换热和自然对流，其中的流场分布和温度分布最终决定车灯内部起雾和消失情况。车灯设计中主要考虑灯的光学性能和美观效果，灯体内部的热流动也越来越多的考虑到设计中来，特别是前灯的设计，如果不考虑内部热流动，设计的模型中往往形成狭窄区域，而大多数狭窄区域流动缓慢，温度较低，成为起雾区域。
车灯工作时，灯罩内外部温差较明显，且灯腔与外界空气交换较少，加上湿度的影响，灯罩内侧易发生结雾现象，致使车灯外观及行驶安全受到一定的影响。因此，在车灯前期设计阶段进行相关的雾气模拟降低车灯结雾风险、减少开发成本是至关重要的。借助FLUENT软件对某汽车后雾灯结雾的可能性及其结雾区域进行模拟仿真。将实验后的结雾区域与软件模拟结果进行对比，其差异在可接受误差范围之内，缩短了灯具的开发时间，进而降低了开发成本。 
02
应用
Fluent在车灯模拟方面的应用主要包括以下几方面：
2013年法兰克福汽车仿真世界大会（ASWC）
发表于2010 ANSYS 南美用户大会
03
车顶散热/除雾解决方案
04
车顶散热
ANSYS FLUENT已经成功完成了多种车灯的模拟工作，取得了令客户满意的结果，也证明了Fluent系列软件在车灯模拟领域的高效性和可靠性。
ANSYS FLUENT可以模拟一般的车灯散热，亦可模拟其除雾。
车灯散热图
05
结雾
气温高时，空气中可以容纳较多的水分；气温较低时，空气中只能容纳较少水分，多余的水分将凝结。
Mollier图
06
除雾
FLUENT 专业DEFOGGING模块。
可求解凝结/蒸发过程。
发动机舱内的流动对前照灯的除雾有着重要的影响。
外部的流动，气孔位置直接决定车灯内部湿度输运。
车灯外壳压力分布及气孔位置（车灯置于发动机舱内，车速120KM/h）
中截面上的湿度变化（初始时刻：水汽均匀分布，所有功能关闭，气孔强制对流）
除雾过程
07
总结
FLUENT 软件提供了一系列模型求解车灯的散热、结雾、除雾问题；
ANSYS的产品解决方案可以涵盖车灯热计算的所有环节；
ANSYS在此行业有广泛的用户基础。
上海艾羽信息科技有限公司是一个以CAE软件销售、技术咨询及服务，仿真咨询及规划布局为一体的高科技公司。
作为ANSYS的合作伙伴，艾羽致力于将ANSYS推出的产品，通过业界性能颇佳、颇丰富的工程仿真软件产品组合帮助客户解决复杂的仿真难题。力求与ANSYS一起，共同为中国制造业提供先进的仿真技术，通过仿真技术支撑中国2025。
