Долгое время развитию фар в автомобилестроении уделялось мало внимания. Тем не менее, с увеличением лошадиных сил и скорости транспортного средства, важность фар резко изменилась. Это касается и проектирования, и строительства. Однако технологические изменения не только означают прогресс, но и ставят новые задачи.
Картинная галерея
Картинная галерея с 5 картинками
Специалисты по светотехнике в автомобильной промышленности сталкиваются с новыми инновациями и технологическими разработками, которые оказывают решающее влияние на управление теплом и цикл проектирования автомобильных фар. Существует пять ключевых проблем, влияющих на производительность, срок службы, стоимость и удовлетворенность клиентов.
1. Геометрия: основа для моделирования
Все начинается с идеи - это относится и к разработке автомобильных фар. Но только после того, как геометрия была создана, можно проводить симуляции и прототипы. Моделирование на ранней стадии разработки помогает, среди прочего, оценить температуру, ожидаемую в фарах. Эта оценка важна для того, чтобы позже можно было выбрать подходящие термостойкие материалы и рассчитать их цены. Количество деталей, таких как винты, радиаторы, печатные платы, линзы, кабели и другие компоненты, значительно увеличится в ходе разработки. Однако чем сложнее дизайн, тем выше требования к быстрому и надежному моделированию между различными итерациями проекта.
СОВЕТ ПО СЕМИНАРУ Семинар «Систематический выбор материалов» рассказывает о взаимосвязи между производством материала, структурой материала и полученными свойствами материала. Цель состоит в том, чтобы представить целостное представление о процессе выбора материала, начиная с создания профиля потребности, предварительного отбора до точного выбора и оценки риска.
Следующая информация
Быстрое создание сетей сложной геометрии
Поэтому при использовании традиционных инструментов CFD на создание сетей (сетей) очень сложных систем, таких как полностью светодиодная фара со всеми ее компонентами, часто уходит несколько дней. Иная ситуация с технологией автоматического создания сетки программного обеспечения Simcenter FLOEFD. Здесь сложные геометрии объединяются автоматически и основаны на процессоре.
Simcenter FLOEFD основан на декартовой сетке с уточнением октодеревьев и многогранными ячейками на границе раздела жидкость-твердое тело или твердое тело. Это позволяет инженерам работать над другими проектами, пока компьютер выполняет сложные вычисления. Такой процесс создания сетки обычно длится от нескольких минут до нескольких часов - в зависимости от того, насколько гранулирована сетка и насколько сложна сама геометрия.
Например, для небольшого противотуманного фонаря Simcenter FLOEFD занимает всего несколько минут. Полностью светодиодная фара со всеми соответствующими компонентами может занять несколько часов, так что в худшем случае сетка длится от одного дня до следующего, прежде чем можно будет начать симуляцию.
2. Терморегулирование светодиодов, OLED и лазерных диодов
За последние десять лет технология освещения в автомобильном освещении значительно развилась. В прошлом использовались в основном галогенные или HID лампы накаливания, которые имели низкую эффективность, но производили большое количество отработанного тепла. Новые технологии, такие как LED, OLED и лазерные диоды, излучают значительно меньше тепла и, следовательно, требуют другого управления теплом. Эти новые источники света также намного эффективнее. В то время как эффективность светодиодов составляет около 30% и более, лампы HID составляют от пяти до восьми процентов, а галогенные лампы - около пяти процентов.
Тенденция к матричным и пиксельным светодиодам
Следующей основной тенденцией светодиодов в автомобильном освещении являются матричные и пиксельные светодиоды, которые обеспечивают яркий свет без бликов. Он автоматически деактивирует светодиодные элементы, которые проецируют свет на встречное движение или транспортное средство впереди. В то время как светодиоды являются точечным источником света, OLEDs предлагают новый способ использования поверхностного источника света для внутреннего и наружного освещения.
В будущем лазерные диоды также будут использоваться все больше и больше. В автомобильных фарах они используются для дальнего точечного освещения с видимостью около 600 метров. Принцип его работы основан на концепции лазерного удаленного люминофора (LARP), в котором синие лазерные диоды приносят небольшой люминофорный элемент, который реагирует на лазерный свет и превращает синий свет люминофора в белый свет. Преимущество - еще более высокая эффективность, чем у светодиодов с большей светоотдачей и меньшим пространственным потреблением.
3. Моделирование излучения и солнечного излучения
Это зависит от используемого источника света, играет ли и как излучение роль в моделировании, и какие условия должны быть приняты во внимание.
Для ламп накаливания излучение и конвекция являются основными формами рассеивания тепла. Здесь отражатели и линзы могут быстро достигать своей предельной температуры, и на стиль сильно влияют. Со светодиодами обычно только высокопроизводительные светодиоды требуют более продвинутой модели излучения. В непосредственной близости от оптических элементов, таких как световоды, может поглощаться большая часть оптической мощности, излучаемой светодиодом. Лазерный луч также несет всю оптическую мощность в системах LARP. Однако выбор модели излучения зависит от механизмов излучения, которые необходимо учитывать. Самая совершенная модель излучения, которая должна поддерживать программное обеспечение для моделирования для всех автомобильных систем освещения, - это модель Монте-Карло. Но также в рамках этой модели существуют различные возможности, когда речь идет о таких эффектах, как спектральное определение.
Разработка продукта
Моделирование стало проще
4. Моделирование конденсации, испарения и обледенения
Тем не менее, тепловое моделирование фар - это не только передача тепла или максимальные температуры для достижения высокой надежности и срока службы компонентов. Поскольку дизайн в настоящее время все в большей степени влияет на фары и задние фонари, такие эффекты, как конденсация внутри этих ламп, становятся проблемой для каждого осветителя. Конденсация часто не является основной проблемой для самой системы.
Уменьшить содержание воды
Основное внимание инженеров уделяется передней линзе лампы и ее компонентам: автомобильные лампы не являются закрытыми системами, а законы диффузии, такие как закон Фика, определяют диффузию массовых концентраций. Даже с мембранами, предназначенными для предотвращения попадания влаги в лампу, диффузия со временем пропускает в лампу немного влаги. Поэтому задача инженеров состоит в том, чтобы уменьшить содержание воды в фарах и сократить время испарения при включении ламп.
5. Расчетная скорость цикла
Одним из наиболее важных ограничивающих факторов для каждого инженера является время, в которое проект должен быть готов для рынка. Эксперт по свету решает, какие имитации и, в частности, какую физику он должен учитывать для достижения желаемого результата. Существует также быстрая подготовка к моделям. Например, если моделирование конденсации показывает, что испарение происходит слишком медленно, и инженер считает, что воздушный поток вблизи внутренней поверхности передней линзы слишком мал, изменение пути воздушного потока может решить проблему. Такое изменение может быть сделано в современных инструментах САПР в течение часа.
СОВЕТ ПО СЕМИНАРУ На семинаре «Методы проектирования по стоимости» докладчик рассказывает об эффективном использовании и сочетании наиболее важных методов DTC, основываясь на своем многолетнем опыте работы в качестве менеджера по затратам и бизнес-консультанта.
Следующая информация
Эффективная сеть
Подход CFD на основе САПР с автоматической сеткой, способной обрабатывать самые сложные геометрии, идеально подходит для таких задач. Это позволяет изменять геометрию и запускать процесс создания сетки без необходимости повторной подготовки модели. Как только процессор завершит создание сетки, можно запустить решатель. Таким образом, весь процесс подготовки модели для создания сетки можно сократить до нескольких щелчков мыши и небольшого процессорного времени независимо от сложности геометрии.
аэродинамика
Оптимизация формы с помощью САПР и моделирования: практическое руководство
* Джули Дёрр, независимый журналист из Мюнхена