[發明專利]一種考慮冷卻水溫度變化的模溫仿真分析方法

在審

• 申請號: 202111581464.2
• 申請日: 2021-12-22
• 公開（公告）號: CN114398728A
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 劉迪輝;唐雪;徐子寰;王小康
• 申請（專利權）人: 上海博匯模具有限公司;浙江博匯汽車部件有限公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23;G06F30/28;G06F113/08;G06F119/08;G06F119/14
• 代理公司: 上海專益專利代理事務所(特殊普通合伙) 31381
• 代理人: 方燕娜;王雯婷

1.一種考慮冷卻水溫度變化的模溫仿真分析方法，包括建模軟件UG、網格劃分軟件Hyper Mesh、有限元分析軟件Ansys，其中有限元分析軟件Ansys包括仿真分析軟件Fluent及有限元仿真分析軟件Lsdyna，其特征在于：具體方法步驟如下：

（1）采用建模軟件UG，對包含冷卻水管的上、下模具及板料進行幾何模型的建立；

（2）通過網格劃分軟件Hyper Mesh對建模軟件UG建立冷卻水管的上、下模具及板料的三維實體模型進行幾何的前處理以及網格的劃分；

（3）將步驟（2）中劃分好的網格導出CFD格式；

（4）將導出的CFD格式導入到有限元分析軟件Ansys的仿真分析軟件Fluent中，并設置求解模型的邊界條件以及初始化條件，進行熱固流耦合分析；

（5）熱固流耦合分析后，輸出冷卻水管內的各個節點的溫度及熱傳導系數，并通過仿真分析軟件Fluent輸出；

（6）將輸出后的數據輸入至有限元分析軟件Ansys的有限元仿真分析軟件Lsdyna中，進行分析模型；

（7）利用有限元仿真分析軟件Lsdyna進行多次沖壓仿真，得到最終精確的模溫結果。

2.根據權利要求1所述的一種考慮冷卻水溫度變化的模溫仿真分析方法，其特征在于：所述的步驟（2）中，板料的前處理以及網格的劃分的具體步驟如下：

（21）對冷卻水管的幾何模型進行幾何前處理；

（22）對冷卻水管進行網格劃分；

（23）對冷卻水管與冷卻水管的上、下模具進行布爾運算形成傳熱區域，然后劃分3D網格；

（24）對板料進行網格劃分。

3.根據權利要求1所述的一種考慮冷卻水溫度變化的模溫仿真分析方法，其特征在于：所述的步驟（4）的熱固流耦合分析中，還包括冷卻水道的流速分析，具體步驟如下：

（41）根據水泵的工作特性，確定冷卻水管的實際流速；

（42）設置各部分冷卻水管的進水口流速與溫度；

（43）設置冷卻水管的流體域及固體域的邊界條件及初始條件；

（44）設置時間步長，開始迭代計算至收斂。

4.根據權利要求1或3所述的一種考慮冷卻水溫度變化的模溫仿真分析方法，其特征在于：所述的步驟（4）的熱固流耦合分析中，冷卻水管中的水溫變化以及各部位的導熱系數，確定冷卻水流速的具體步驟如下：

（421）根據流量與流速、直徑間的關系表達式，初步據水泵特性所能供給的進水口流量計算出冷卻水管各個進水口的流速值：，其中，V為流速，Q為流量，R為水管半徑；

（422）為進一步得到更為精確的冷卻水管進水口的流速，對上述計算得出的進水口流速進行仿真分析軟件Fluent邊界條件的設定后初步仿真，在結果收斂后查看仿真所得進出水口的壓力值；

（423）根據實際冷卻模具上進出水口壓力監測器所得實際數值對上述仿真結果的壓力值進行二次修正，以便重新得到精確的進水口流速；

（424）基于固體壁面邊界在直角笛卡爾坐標系下，二維不可壓縮黏性流動的連續方程和動量方程的無量綱形式為：，，；

式中，u和v分別為沿x和y方向上的速度分量；p為壓力；Re為雷諾數。

5.根據權利要求1所述的一種考慮冷卻水溫度變化的模溫仿真分析方法，其特征在于：所述的步驟（6）的具體步驟如下：

（61）將經過多次迭代計算的結果通過仿真分析軟件Fluent輸出；

（62）利用有限元仿真分析軟件Lsdyna對熱沖壓成形和保壓冷卻過程進行仿真，在計算控制文件中導入上述冷卻水管各節點的溫度及導熱系數。

6.根據權利要求5所述的一種考慮冷卻水溫度變化的模溫仿真分析方法，其特征在于：所述的冷卻水管各節點的溫度及導熱系數包含了單元節點、材料屬性、連接和接觸、約束和載荷以及控制參數和計算設置信息。