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。