在當今的汽車領域，許多系統和零部件在設計過程中都需要進行計算流體力學(CFD)分析來確保其最佳的性能、可靠性、成本和上市時間。這些系統和零部件有可能是結構件，也有可能是電子元件，或者兩者皆是。CFD分析是系統設計的三大方法之一。除此之外，系統設計中還有一種方法是制作物理樣機，測試物理樣機，之后對設計進行優化改進，并且需要重復這個過程，這種方法花費極為昂貴和并且十分費時。還有另外一種方法就是過度設計，這會帶來“安全”的解決方案，但可能成本效益較低，而且可能對想在窄帶寬中運行的系統的性能造成損失。在設計早期和整個設計過程中將“虛擬樣機”結合CFD分析，能以較低的成本（更少物理樣機）提供最優化的系統，并讓系統更快上市。

復雜汽車系統中非常有代表性的例子是發動機和潤滑油冷卻系統。說它復雜是因為它不僅包含冷卻液輸送管道系統，還包含能真正使發動機冷卻的發動機冷卻水套等零部件。讓我們來探討這一設計過程能如何進展以及CFD工具如何用于優化這一系統。

關鍵的工具選擇

假設我們為一家正在開發新汽車模型的汽車公司工作，但我們希望使用經過多年驗證的可靠發動機。我們必須設計一種新的冷卻系統，它將使用這種發動機，但要求發動機和車廂具備新的管道系統。我有兩種CFD分析工具，其中一種能用于分析管道系統，可視為一維（指流體在冷卻液管道中單向流動）分析。另一種三維工具能分析復雜流體流動和熱交換的零部件。所要設計的系統明顯是一維管道系統和三維復雜零部件的結合，我該用哪種CFD工具來分析這個系統呢？

圖1：該汽車冷卻系統包含簡單的管道，以及發動機水套等非常復雜的零部件

仿真分析一維工具明顯比三維工具快得多，但在模擬復雜的水套時準確度不夠。但如果我們只使用三維CFD工具來分析整個系統，我們可以得到我們需要的準確結果，但仿真計算時間將會太長，從而不能實現利用數種設計方法進行虛擬實驗的目的。最好的方法還是整合一維和三維工具以及利用二者特長。

一維-三維CFD

明導電子最近宣布推出一個有效結合和利用一維CFD工具Flowmaster和三維工具FloEFD特長的解決方案。圖2說明了這一結合了一維和三維的解決方案如何為該例汽車冷卻系統工作。