案例分享 | 如何优化道路施工重型设备的冷却性能？

热流体分析在改进道路施工重型设备冷却性能中的应用


概览

在高度竞争的道路施工重型机械领域，全球行业领导者酒井重工业通过与 MSC Software 合作，采用基于 MSC CFD Cradle 的热流体分析软件 STREAM，对其路面切缝机“Road Cutter”的发动机舱冷却性能进行了创新性优化。这一成果标志着在大规模复杂系统热动力学评估方面的技术突破，特别是在由 12,628 个零件组成的复杂环境下使用 4100 万个高分辨率网格进行的分析。

实验验证与高精度分析

通过细致的热流体动态分析，STREAM 表现出的数据精度令人印象深刻，范围从 0.08°C 到 1.93°C。这一极高的吻合度证实了软件在设计/试验过程中具有显著的效率提升潜力，尤其是在将理论模型与实际测量进行对比时。

设备冷却性能评估的重要性

酒井重工业将设计和原型制造领域的数字化转型作为核心战略，特别是透过 SolidWorks 的 3D CAD 平台。通过展开 CAE（计算机辅助工程）的应用，旨在切实缩短设计周期，减轻试错成本，并提前预见生产约束。这一转型被理解为对既定法规（如废气排放规定）、以及对道路建设机械功能性和价值增强的积极响应。




面临的挑战与解决方案

一半以上的研发时间集中在冷却系统的设计与精度提升上。面对电子元件数量的增加，酒井重工业团队面临了复杂性的挑战，包括热管理和散热优化等。通过转向 STREAM 将仿真分析扩展至机舱内部，实现了对在高温操作条件下发动机的冷却性能的精确模拟。

使用 STREAM 进行大规模热流体分析

分析团队采用了一种极具创新性的方法来处理前所未有的规模和复杂性。通过高效的时间管理策略——一天内完成准备和夜间运行的计算，第二天就能得到详细的结果，从而显著缩短了开发周期，并减少了实体验证所需的体力和时间投入。

分析模型与空间定义

分析模型包括了 12,628 个 CAD 零件，数据存储容量达到 3.54GB，且通过 Parasolidxb 文件进一步优化数据处理流程。在实际应用中，分析空间被定义为宽 8 米、深 8 米、高 5.5 米，利用多块高分辨率细节的网格支持进行了 4100 万个单元的精细化建模。

优化结果与潜在应用

分析结果展示了面向电子元件的精确定制热解决方案，允许团队根据各种条件调整模拟参数，通过迭代优化来提升冷却效率。酒井重工业的团队实现了一种强有力的、可推广的分析模型，成功验证了热流体分析的温度评估方法不仅适用于现有路面切缝机产品，而且有望通过相似的技术路径，扩展至其他广泛的重型机械领域。