基於Cotherm的自動化熱流耦合計算及熱設計最佳化

        對於整車熱害問題,目前滿足工程應用精度要求的方案當屬TAITherm+CFD工具的聯合模擬解決方案，這種方案的相對簡便性也正在為眾多主機廠帶來開發時間的縮短和試驗成本的減少，在產品開發的過程中發揮了模擬的價值。

        該方案的主要思路是發揮TAITherm在熱輻射及長瞬態工況計算方面快速準確的優勢，同時透過簡化CFD模型（建立流體域模型，無需建立固體域模型），從而來實現簡化建模工作量並提高整體求解效率的目的，以滿足實際工程應用的需要。以上介紹的熱流耦合方案的主要思路可參見下圖：

        理論上，大家只要具備熱分析工具（TAITherm）和CFD工具就可以完成上述的熱流耦合分析過程。具體的實現方式分手動進行和自動流程管理。

        手動進行熱流耦合的方式是這樣的：

1.匯出TAITherm壁面溫度計算結果；

2.在StarCCM+中匯入熱模型網格；

3.在StarCCM+中匯入壁面溫度資料；

4.在StarCCM+中將壁面溫度資料對映到流體邊界網格上；

5.在StarCCM+中將對映的壁面溫度資料設定到對應的邊界條件上（各邊界分別設定）；

6.待StarCCM+的流場重新計算穩定後，將熱流場的對流換熱係數和流體溫度資料對映到熱模型的網格上；

7.匯出StarCCM+熱流場的計算結果；

8.在TAITherm中匯入熱流場的計算結果；

9.待溫度場重新求解完成後，再次重複1-8步的過程，直至溫度場求解無明顯變化（一般使用前後兩次溫度場計算的溫差不超過0.2為準）為止（對於整車熱害而言，以上過程一般需要重複6-8次，甚至更多）。

        以上過程是不是很煩？要是能實現耦合流程自動化該多好！應用Cotherm耦合工具，熱流耦合的流程被簡化為：

1.根據熱流耦合分析型別以及CFD工具種類的需要，選擇相應的自動耦合程式（目前最新版本的Cotherm中，可支援StarCCM+、Fluent和Openfoam三種主流CFD軟體，同時支援穩態耦合、準瞬態耦合和全瞬態耦合三種熱流耦合方式）；

2.開啟相應的pmd檔案，在Cotherm介面中進行熱流耦合的引數設定；

3.待耦合程式完成計算後，可直接在求解路徑中開啟帶有計算結果的模型檔案，進行檢視及結果後處理。

        以上是應用Cotherm進行熱流耦合模擬的過程，就是這麼簡單！此外，還可以採用 Cotherm整合的最佳化演算法進行隔熱設計，基於最佳化目標，針對設計變數（如材料熱效能引數、幾何尺寸和厚度等）進行自動快速尋優，給出更佳的設計方案。

        以下是一個隔熱罩厚度最佳化的案例：

1.開啟最佳化流程的pmd檔案，在Cotherm介面中進行最佳化引數設定；

2.選擇最佳化演算法，執行最佳化計算，並檢視最佳化結果；

3.在TAITherm中分別開啟最佳化前後的整車模型，對比檢視最佳化結果。