丰田如何通过自动 CFD 预处理 将交付周期缩短 91%

核心结论：丰田汽车欧洲公司采用 Cadence Omnis AutoSeal 与 Omnis Hexpress 构建自动 CFD 预处理工作流程，将总交付周期缩短 91%，并将必要人工工时减少 97%。

为什么汽车 CFD 预处理耗时且依赖人工？

要准确预测车辆外部空气动力学，以及供暖、通风与空调系统（HVAC）的性能，工程师需要建立由大量 CAD 零部件组成的仿真域。真正困难的环节并非求解器计算本身，而是将复杂 CAD 几何转换为可用于有限体积法 CFD 分析的水密几何表面。

在生成表面网格和体积网格之前，通常需要完成以下工作：

• 填补零部件之间的几何间隙，形成连续、封闭的流体域；
• 删除不与流体接触、对流场分析无贡献的表面；
• 识别并解决零部件之间的穿透、重叠和几何干涉；
• 为后续求解生成质量稳定的表面网格和体积网格。

传统流程通常依赖具备 CAD 处理和网格生成功能的预处理软件，并需要工程师逐项手动修复。因此，模型越复杂，前处理所需的时间和人工投入就越高。

图 1 丰田汽车水密几何表面及自动创建的密封补丁

图 2 复杂汽车 CAD 几何模型的自动化预处理示例

丰田采用了怎样的自动 CFD 预处理方案？

丰田汽车欧洲公司将 Cadence Omnis AutoSeal 的自动间隙填补能力与 Omnis Hexpress 的体积到网格划分方法结合，建立了标准化的自动 CFD 预处理工作流程。该流程可减少 CAD 几何清理和网格准备阶段的人工干预，并生成可直接用于后续 CFD 求解的模型。

自动化工作流程包含哪些关键能力？

• 自动识别并封闭复杂 CAD 装配体中的间隙；
• 自动创建密封补丁，形成适合有限体积求解器的水密表面；
• 通过标准化流程生成高质量网格；
• 降低复杂汽车模型对长时间人工培训和重复操作的依赖；
• 为外部空气动力学、HVAC 和热流体分析提供可运行的 CFD 模型。

量化结果：交付周期缩短 91%，人工工时减少 97%

丰田汽车欧洲公司的案例数据显示：采用自动 CFD 预处理工作流程后，总交付周期减少 91%，必要人工工时减少 97%，同时保持高质量网格和良好的边界层覆盖。

这项改进的价值不仅体现在“更快生成网格”，还在于把重复、耗时的几何处理任务交给自动化流程，使工程团队能够将更多时间投入模型评估、方案比较和工程决策。

该案例对汽车 CFD 团队有什么启示？

• 将 CAD 几何清理、密封和网格生成纳入统一工作流程，可减少工具切换和重复处理。
• 自动化与标准化能够降低不同工程师操作习惯带来的结果差异。
• 对于包含大量零部件的整车模型，前处理自动化对缩短整体仿真周转周期尤为关键。
• 稳定的网格质量有助于团队将关注点从“修几何”转向“分析物理问题”。

总结

丰田汽车欧洲公司的实践表明，自动 CFD 预处理可以解决复杂汽车 CAD 模型中几何清理、水密表面构建和网格生成高度依赖人工的问题。通过组合 Omnis AutoSeal 与 Omnis Hexpress，团队实现了流程自动化和标准化，并以 91% 的交付周期缩短和 97% 的人工工时减少验证了实际价值。