基于流体仿真技术的排气沥液分析方法技术

本发明专利技术公开了基于流体仿真的排气沥液分析方法，包括以下步骤：建立车体模型和车体在槽液中的运动轨迹模型，采用融合方法实现网格的自动划分，基于伯努利原理仿真计算车体在槽液中的浸润情况及气泡

【技术实现步骤摘要】
基于流体仿真技术的排气沥液分析方法


[0001]本专利技术涉及汽车涂装
，尤其涉及一种基于流体仿真技术的排气沥液分析方法
。

技术介绍

[0002]近几年来，汽车市场的竞争压力日益激烈，各汽车公司为了提高自身产品的竞争力，车身结构越来越复杂
。
而在涂装车间的前处理
、
电泳工艺过程中，复杂的车身结构带来的积气
、
积液问题严重影响了车身的防腐蚀性能
。
所以
SE
分析工作在整车开发过程中起着至关重要的作用，它会把产品缺陷和制造风险消除在设计阶段
。
[0003]在传统的
SE
分析工作中，通常都是需要分析人员依据经验主观判断可能存在的积气
、
积液位置，再通过大量的试制
、
纠错工作来降低或避免腐蚀风险
。
这种分析方法周期长，费用高，且很容易造成问题遗漏
。
利用
CAE
仿真软件，在
SE
阶段进对车身进行仿真模拟分析，快速准确的找到车身所有的积气和积液问题点，从而有效指导产品结构及工艺的优化，并对优化后的效果进行验证
。
通过这样的方式可显著降低车型开发成本，提升产品质量，缩短产品开发周期
。

技术实现思路

[0004]本专利技术就是为了克服上述现有技术存在的缺点，提供一种基于流体仿真技术的排气沥液分析方法
。
本专利技术引入了一种高效计算方法，将模型分解为更少数量
、
更大体积的计算单元，本专利技术效率高同时保证精确度，采用流体体积模型单元，这种体积模型单元只在水平边界层相接，简化了相邻体积模型单元的相互作用，并且结合了流体动力学和流体静力学的计算方法，以获得更加精确的结果
。
对于车身经过的每个阶段，车身的旋转采用流体静力学的计算方法，每个阶段角度变化越小计算越精确
。
而对于车体在槽内的移动，仿真系统会基于车体的网格数据自动进行流体体积模型单元的划分，无需手动处理网格，并基于伯努利方程构建基础单元的平衡系统，可以直接仿真得到流体仿真过程中气泡与液体的运动状态，最终求解出积气与积液区域
。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案是：
[0006]一种基于流体仿真的排气沥液分析方法，包括以下步骤：建立车体模型和车体在槽液中的运动轨迹模型，采用融合方法实现网格的自动划分，基于伯努利原理仿真计算车体在槽液中的浸润情况及气泡
、
残留液体的分布情况，对仿真结果进行分析
、
提出相应优化方案，对不同的优化方案进行仿真验证及实车验证；
[0007]所述建立车体模型和车体在槽液中的运动轨迹模型包括：
[0008]A)
基于车体数据的三维结构模型，建立车体模型，用于网格划分；
[0009]B)
基于车体实际运动轨迹，建立其在槽液中的运动轨迹模型；
[0010]所述采用融合方法实现网格的自动划分包括：
[0011]C)
基于步骤
A
中建立的车体模型，仿真软件自动划分网格，建立车体网格模型
。
[0012]所述基于伯努利原理仿真计算车体在槽液中的浸润情况及气泡
、
残留液体的分布情况包括：
[0013]D)
计算气泡的流动路径
、
积气位置分布
、
气泡与零件的接触面积以及接触时间；
[0014]E)
计算出槽后车体的电泳残液的高度
、
体积及兜液位置分布情况
。
[0015]所述对仿真结果进行分析，提出相应优化方案包括：
[0016]F)
根据仿真计算出的积气面积大小
、
接触时间及气袋分布位置，评估电泳质量及腐蚀风险；
[0017]G)
根据仿真计算出的电泳残液高度和体积及残留位置，评估排气
、
沥液工艺孔尺寸和数量能否满足工艺要求，评估串槽
、
流痕及烘烤时对车身的腐蚀风险；
[0018]H)
基于步骤
F
的积气分析结果和步骤
G
的电泳残液分析结果，结合仿真系统的辅助开孔功能，提出相应的优化方案
。
[0019]所述对不同的优化方案进行仿真验证及实车验证包括：
[0020]I)
按照步骤
A
到步骤
G
的顺序，对步骤
H
中提出的优化方案进行仿真验证，直至无风险；
[0021]J)
安排试验车进行实车验证
。
[0022]所述步骤
A
中具体包括：
[0023]车体的三维结构模型，要保证无缺件，无重复件，无明显的零件干涉，保证车体模型的单一性和完整性；删除或隐藏设计元素
、
焊点
、
直焊螺柱不影响排气沥液结果的零件，减少网格划分数量及仿真计算时间；
[0024]将原始的车体三维结构模型格式转换为仿真软件可识别的
STL
格式，并输入到软件系统中进行模型的网格化处理；
[0025]所述步骤
B
中具体包括：
[0026]收集车体在电泳入槽
、
过驼峰
、
出槽阶段的位置信息，包括车体模型的设计零点坐标
、X
和
Z
方向上的距离及
Y
方向的旋转角度
、
链速参数信息；
[0027]按
1:1
比例，在
CAE
仿真软件或其他三维设计软件中，依据收集到的参数信息建立车体在槽液中的运动轨迹模型，并输出
XML
轨迹文档，以便用于同一线体不同车型的仿真计算
。
[0028]所述步骤
C
中具体包括：
[0029]仿真系统自动识别零件相关属性，包括料厚
、
特征信息，在每个零件的每个表面开始自动划分三角网格；保持零件表面特征不变，在贴合的两零件之间通过连接带使几何模型中贴合的零件实现融合，准确还原零件特征
。
[0030]所述步骤
D
中具体包括：
[0031]基于伯努利原理计算气
‑
液两相流，用涂装车身分割流体计算区域，并考虑流体的压力
、
重力
、
压缩性和瞬态行为，以及流体对涂装车身的作用力
(
浮力
)
，通过计算轨迹模型中各个时间点的气泡和积液面积，最终准确的得到涂装车身气袋
、
电泳液残留的位置分布情况；
[0032]将步骤
B
和步骤
C...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于流体仿真的排气沥液分析方法，其特征在于，包括以下步骤：建立车体模型和车体在槽液中的运动轨迹模型，采用融合方法实现网格的自动划分，基于伯努利原理仿真计算车体在槽液中的浸润情况及气泡
、
残留液体的分布情况，对仿真结果进行分析
、
提出相应优化方案，对不同的优化方案进行仿真验证及实车验证；所述建立车体模型和车体在槽液中的运动轨迹模型包括：
A)
基于车体数据的三维结构模型，建立车体模型，用于网格划分；
B)
基于车体实际运动轨迹，建立其在槽液中的运动轨迹模型；所述采用融合方法实现网格的自动划分包括：
C)
基于步骤
A
中建立的车体模型，仿真软件自动划分网格，建立车体网格模型
。2.
如权利要求1所述的基于流体仿真的排气沥液分析方法，其特征在于，所述基于伯努利原理仿真计算车体在槽液中的浸润情况及气泡
、
残留液体的分布情况包括：
D)
计算气泡的流动路径
、
积气位置分布
、
气泡与零件的接触面积以及接触时间；
E)
计算出槽后车体的电泳残液的高度
、
体积及兜液位置分布情况
。3.
如权利要求2所述的基于流体仿真的排气沥液分析方法，其特征在于，所述对仿真结果进行分析，提出相应优化方案包括：
F)
根据仿真计算出的积气面积大小
、
接触时间及气袋分布位置，评估电泳质量及腐蚀风险；
G)
根据仿真计算出的电泳残液高度和体积及残留位置，评估排气
、
沥液工艺孔尺寸和数量能否满足工艺要求，评估串槽
、
流痕及烘烤时对车身的腐蚀风险；
H)
基于步骤
F
的积气分析结果和步骤
G
的电泳残液分析结果，结合仿真系统的辅助开孔功能，提出相应的优化方案
。4.
如权利要求3所述的基于流体仿真的排气沥液分析方法，其特征在于，所述对不同的优化方案进行仿真验证及实车验证包括：
I)
按照步骤
A
到步骤
G
的顺序，对步骤
H
中提出的优化方案进行仿真验证，直至无风险；
J)
安排试验车进行实车验证
。5.
根据权利要求书1所述的一种基于流体仿真的排气沥液分析方法，其特征在于，所述步骤
A
具体包括：将原始的车体三维结构模型格式转换为仿真软件可识别的
STL
格式，并输入到软件系统中进行模型的网格化处理；所述步骤
B
具体包括：收集车体在电泳入槽
、
过驼峰
、
出槽阶段的位置信息，包括车体模型的设计零点坐标
、X
和
Z
方向上的距离及
Y
方向的旋转角度
、
链速参数信息；按
1:1
比例，在
CAE
仿真软件或其他三维设计软件中，依据收集到的参数信息建立车体在槽液中的运动轨迹模型，并输出
XML
轨迹文档，用于同一线体不同车型的仿真计算
。6.
根据权利要求书1所述的一种基于流体仿真的排气沥液分析方法，其特征在于，所述步骤
C
具体包括：仿真系统自动识别零件相关属性，包括料厚
、
特征信息，在每个零件的每个表面开始自动划分三角网格；保持零件表面特征不变，在贴合的两零件之间通过连接带使几何模型中贴合的零件实现融合，准确还原零件特征
。
7.
根据权利要求书2所述的一种基于流体仿真的排气沥液分析方法，其特征在于，所述步骤
D
具体包括：基于伯努利原理计算气
‑
液两相流，用涂装车身分割流体计算区域，并考虑流体的压力
、
重力
、
压缩性和瞬态行为，以及流体对涂装车身的作用力，通过计算轨迹模型中各个时间点的气泡和积液面积，最终准确的得到涂装车身气袋
、
电泳...

【专利技术属性】
技术研发人员：张殿平，魏雪，郑召健，于安军，华冰，
申请(专利权)人：中国重汽集团济南动力有限公司，
类型：发明
国别省市：