На разных стадиях проектирования изделия используются различные уровни моделирования. Для принятия конструкторских решений, как правило, используются методы моделирования на микроуровне (МКЭ, CFD). Для принятия концептуальных решений используется моделирование на макроуровне или системное моделирование или функциональное или 0D/1D моделирование.
Системное моделирование позволяет увидеть поведение объектов на системном (функциональном) уровне. При этом возможно объединение в одну систему подсистем различной физической природы. Это позволяет моделировать современные сложные технические изделия, которые состоят из множества различных подсистем как по структуре, так и по физике:
- Механика (1D/2D/3D)
- Электроника
- Гидравлика
- Пневматика
- Акустика
- Термодинамика и теплоперенос
- Электромагнетизм
- Химия
- Биология
- Теория автоматического управления и любые другие, которые можно описать системой обыкновенных дифференциальных уроавнений.
Любой автомобиль является сложной системой, в которой взаимодействуют многодисциплинарные подсистемы: кузов, подвеска, двигатель, трансмиссия, шины, электросеть, тормозная система, рулевое управление. Причем в связи с внедрением в последнее время электронных систем, таких как ABS, ESP и т.п., взаимодействие между подсистемами и их влияние на автомобиль в целом сильно усложнилось. Поэтому быстрое и качественное исследование совместной работы этих подсистем возможно только с помощью математического моделирования.
Примеры задач при проектировании автомобиля, решаемых на системном уровне
- Продольная динамика
- Поперечная динамика
- Вертикальная динамика
- Вибрации силового агрегата
- Тепловой баланс автомобиля
- Шум системы впуска и выпуска
- Работа трансмиссии (сцепление, коробка передач, главная передача)
- Работа двигателя (впуск, сгорание, выпуск, ГРМ, коленвал)
- Электробаланс
Таким образом, системное моделирование позволяет принять концептуальные решения как по автомобилю в целом так и по его подсистемам еще на ранних стадиях проектирования
- Двигатель и его подсистемы
- Трансмиссия
- Подвеска
- Тормозная система
- Рулевая система
- Система отопления, кондиционирования и вентиляции
- Электрическая сеть
