松下公司采用Cradle CFD创新方法改善室内空气流通的案例

多年来，松下环境系统公司（以下简称松下公司）一直致力于改善室内空气质量（IAQ）。此外，松下公司还以通风和除湿技术见长，着力于通过提供舒适的空气流通和气味打造高品质的生活环境。其市场领先的产品系列包括通风机、厨房抽油烟机、空气净化器及屋顶通风机，可以在东南亚的许多国家买到。要想设计、开发出有助于改善此类环境的设备，就需要更先进的技术和专业知识。

Cradle CFD 创新方法可以让松下公司的设计评估过程显著改善。为促进产品开发，松下公司采用了Cradle CFD，对此研发总部热力—流体开发部门通风技术开发部主任 Masahiro Shigemori 先生的评价是“在这一过程中发挥了关键作用”。

运用流体—结构仿真进行吊扇设计 

吊扇在东南亚和中东国家很普遍。根据各个国家的设计偏好和功能需求，松下公司提供了各种类型的吊扇（图 1）。

图 1：各国提供的吊扇

吊扇都会采取一些安全措施，例如防止掉落。Shigemori 先生表示：由于叶片的振动，吊扇有可能损坏或掉落到地板上；而在某些情况下则可能是由于来自空调的风，这种风在遇到吊扇时会加大风压（外压）。在吊扇手册上写有警告提示，但吊扇有可能被安装在空调附近，因此松下公司需要通过仿真来验证安全性。

该分析涉及计算作用在吊扇叶片上的作用力及其如何使叶片变形，松下公司需要运用流体与结构分析的协同仿真。为此使用了MSC软件的Cradle scFLOW和MSC Nastran。

这两款软件当初是分别设计的，这给数据导入造成了不便。最近推出的 MSC 协同仿真引擎在连通性和控制方面有所改善。

scFLOW 估算出的叶片表面压力值提供给 MSC Nastran，相应地，MSC Nastran 估算出的变形量提供给 scFLOW。由此可估算出可能出现变形和振动的位置及时间。图 2 给出了仿真结果比较：无外力时，吊扇以稳定的变形率旋转（图 2 下）；有空调风时，吊扇叶片以复杂的方式振动（图 2 上）。Shigemori 先生指出：“通过以动画的形式查看仿真结果，我们可以观察各种复杂行为。”

图2 空调风导致的吊扇瞬态变形

松下公司根据产品实际使用时的条件和环境来应用仿真技术和评估模型，实现了产品的安全性验证及其性能改进。

未来的挑战

关于下一步工作，Shigemori 先生指出：“我们已经能够运用仿真进行定性比较和评估，但我们现在希望提高准确性，并且有一天能将其用于定量评估。另一个目标是扩大协同仿真的领域。

可以肯定的是，松下公司将继续致力于通过创新型研发来改善室内空气质量。

图3 风叶表面压力和内流畅

图4 风机性能优化

来自微信公众号：MSCSoftware