应用CFD方法改善发动机舱散热性能

针对某车型发动机舱怠速工况下温度过高的问题,运用软件Fluent对发动机舱内的气体流动进行三维仿真.从仿真结果的速度和温度分布,发现冷却气体回流是导致发动机舱过热的根本原因.据此提出添加阻风板的改进方案,以有效地改善该车型发动机舱内冷却气体的流动,解决了舱内温度过高的问题.     

基于CAE分析的某车型发动机舱内饰优化设计

针对某车型发动机舱内多个零部件发生烤焦和烤化问题,根据CAE对整车爬坡工况时机舱内空气流动状函分析结果,得出此问题是由发动机舱进风量不足、发动机舱前部和后部存在空气热回流等现象所引起的。文章通过增加散热器导风板、修改前保险杠上部装饰板和发动机底部护板等措施,使总进风量提高了5．6％,发动机舱后部靠近前围外隔热垫温度明显降低。改善了发动机舱的内流状况,为后续的机舱内饰设计提供了新的思路和方法。     

汽车发动机舱散热的数值仿真分析

考虑了散热器和高温元件的散热量以及空气的对流传热和辐射等因素,建立了发动机舱模型.利用CFD软件对汽车发动机舱流场进行了数值仿真,得到了发动机舱内部气流的速度与温度分布和重要元件的表面温度等参数,最后对存在的问题提出改进方案.     

某轿车发动机舱流场分析

在整车开发设计初期,发动机舱内的流场分析是机舱零部件布置和优化的重要手段。文章利用STAR—CCM＋软件对某轿车在概念设计阶段的发动机舱流动进行了模拟仿真,获取了其发动机舱内流场特性,指出了阻碍流动的回流、阻滞区及漏风位置,进一步提出了优化机舱内流动的改进方案,通过流场分析辅以经验设计,为发动机舱后续的布置优化提供了依据。     

商用车冷却系统风扇噪声控制与散热优化

针对某型商用车冷却系统风扇噪声与散热匹配问题,提出了通过改变风扇结构降低噪声和增加挡风板阻挡热风回流的改进方案。通过改变叶片数量、轮毂比、叶片弯曲角度等风扇性能参数,以及对冷却风扇的质量流率和气动噪声进行计算流体动力学(CFD)仿真,对风扇各性能参数进行了优选;对发动机舱流场和温度场进行分析,发现散热器存在热风回流问题,通过在散热器上部和左、右两侧增加挡风板阻挡回流。试验结果表明,改进后风扇噪声降低了2.7dB(A),发动机舱内最高温度由417K下降至392 K。     

基于双场耦合的发动机舱内流场散热分析与结构改进

针对汽车发动机舱内由于热量富集和结构拥挤而导致散热困难的问题,提出了双场耦合强化散热原理,并用于指导某款汽车的发动机舱内散热问题的分析与结构改进。首先,基于对流换热场协同理论,论述了发动机舱内高温部件强化散热的空气速度与温度梯度的0°夹角原则,并据此根据自然对流换热下的温度场分布特征,推导了入流空气速度的"辐射状"优化方向;然后,针对某款汽车发动机舱内排气歧管散热不足问题,基于"辐射状"优化方向进行舱内流场散热分析和结构改进研究,确定了"散热器-风扇"导流罩组合的结构改进方案。最终结果表明,排气歧管对流换热系数提高了37.5%,表面平均温度降低了24.4%,周围局部高温消除,解决了舱内散热不足问题。     

轻型汽车排气歧管过热保护策略

正当前,汽车的的可靠性能及耐久性能越来越被消费者所关注。在高温环境或者大负荷工况下往往会出现汽车的排气温度十分高,超过了排气歧管的最高耐热温度从而使得排气歧管被烧毁的情况,造成交通事故。本文通过研究汽车排气歧管过热保护的策略得出结论:当排气温度过高,超过了排气歧管的耐热温度时,通过快速加浓混发动机缸内燃烧的混合气浓度能够有效的降低发动机排气温度,从而达到保护排气歧管的目的。     

基于ANSYS的发动机排气歧管流热固耦合性能分析

发动机排气歧管运行在高低温交变载荷下局部存在热应力集中引起塑性形变，易产生疲劳破坏，影响使用寿命。运用ANSYS workbench模块对排气歧管进行了流热固耦合性能分析，通过对高温高压废气流动模拟得出排气歧管的管道流场、应力场和温度场，确定了排气歧管塑性形变集中位置，验证了排气歧管设计，同时对排气歧管结构性能进行了分析。     

某发电机组用柴油机排气歧管热应力仿真与分析

所研究的发电机组用柴油机属于重型大排量V型柴油机。由于对该平台的发动机进行了优化升级,发动机结构存在部分设计变更,为保证发动机运行的可靠性,需对排气歧管在高温热载荷下的强度进行验证分析。利用仿真技术对排气歧管进行了计算,其中涉及到了发动机性能、流动、传热以及热应力多个物理计算过程,最终得出了排气歧管热应力分布情况。通过评估,排气歧管大部分区域的热应力小于屈服极限,满足工程要求,但在加强筋区域存在局部应力集中现象,建议取消加强筋。     

CFD在发动机排气歧管设计中的应用

发动机排气歧管的传统设计方法已不能满足现代设计的需求,应用计算流体动力学（CFD）可以深入地了解排气歧管内部的压力和流场分布。文章利用发动机排气歧管气体流动的数学描述及排气歧管三维数值模拟及Fluent软件平台,采用k-ε湍流模型,对排气歧管内部压力和速度的分布情况进行了模拟和分析。结果表明,应用CFD来研究排气歧管和模拟其内部流动状况,计算效率高,容易实现,CFD对优化发动机排气歧管的结构设计和改善排气效果具有很好的指导意义。     

Design of a compressor-power-based exhaust manifold pressure estimator for diesel engine air management

In accordance with the development of hardware configurations in diesel engines, research on model-based control for these systems has been conducted for years. To control the air management system of a diesel engine, the exhaust manifold pressure should be selected as one of the control targets due to its internal dynamic stability and its physical importance in model-based control. However, it is difficult to measure exhaust pressure using sensors due to gas flow oscillation in the exhaust manifold in a reciprocated diesel engine. Moreover, the sensor is too costly to be equipped on production engines. Hence, the estimation strategies for exhaust manifold pressure have been regarded as a primary issue in diesel engine air management control. This paper proposes a new estimation method for determining the exhaust manifold pressure based on compressor power dynamics. With its simple and robust structure, this estimation leads to improved control performance compared with that of general observers. To compensate for the compressor efficiency error that varies with turbine speed, some correction maps are adopted in the compressor power equation. To verify the control system performance with the new estimator, a HiLS (hardware in the loop simulation) of the NRTC mode is performed. Experimental verification is also conducted using a test bench for the C1-08 mode.     

进气歧管上曲通结构对节气门体结冰的影响研究

进气歧管为发动机进气系统主要零部件,担任着向发动机各个气缸引入混合新鲜空气的作用,同时决定发动机各个气缸充气均匀性和进气效率[1]。而曲轴箱通风系统的油气大多会通过管路引入进气歧管,并进入气缸进行燃烧。文章通过进气歧管的曲通均匀性分析及冬季试验研究了进气歧管上不同的曲通结构对发动机节气门体处结冰的影响,对进气歧管曲通结构的设计有一定的指导意义。     

基于一维、三维耦合分析的歧管式催化转化器结构优化

通过所建立的一维发动机进排气系统CFD模型和三维排气歧管CFD模型,得到了各工况下排气歧管压力损失等数据和排气歧管瞬态流场分布等数据.采用一维、三维耦合方法对某型号歧管式催化转化器进行了结构优化,并通过评价试验分别对原模型及优化后模型进行了性能检测.结果表明,优化后模型的背压降低,压力波动范围变小,压力损失也比较小,改善了内部流场情况,提高了发动机性能.     

Investigation on Spray Behavior and NOx Conversion Characteristic of a Secondary Injector for a Lean NOx Trap Catalyst

Lean NOx trap (LNT) catalyst has been used to reduce NOx emissions from diesel engines. The LNT absorbs NOx in lean condition and discharges N2 by reducing NOx in rich conditions. Thus, it is necessary to make exhaust gas lean or rich conditions for controlling LNT system. For making a rich condition, a secondary injector was adopted to inject a diesel fuel into the exhaust pipe. In the case of secondary injector, the behavior of spray is easily affected by high temperature (i.e., 250 ～ 350 °C) occurred in the exhaust manifold. Therefore, it is needed to investigate the spray behavior of diesel fuel injected into an exhaust manifold, as well as the conversion characteristics for a lean NOx trap of a diesel engine with LNT catalyst. The characteristics of exhaust emissions in NEDC (New European Driving Cycle) mode were analyzed and spray behaviors were visualized in various exhaust gas conditions. The results show that as the exhaust gas mass flow increases, the spray cone angle becomes broad and the fuel is directed to the flow field. Besides, the cone angle of spray is decreased by centrifugal force caused in exhaust gas flow field. In addition, the effects of nozzle installation degree, injection quantity, and exhaust gas flow on NOx conversion performance were clarified.     

柴油机进气管瞬态流动均匀性三维数值模拟

运用计算流体力学方法对柴油机进气管瞬态流动过程进行了三维数值模拟,讨论了在进气重叠期内,不同工况下进气管内部流场的变化情况。分析了柴油机进气增压压力、转速以及进气重叠时间对各进气歧管出口空气质量流量、进气分配质量、进气最大不均匀度的动态影响。计算结果表明:柴油机进气增压压力越低,进气最大不均匀度越大;进气重叠角越大,进气最大不均匀度也越大;柴油机低转速工作时的进气最大不均匀度要高于高转速最大不均匀度。通过提高进气增压压力、合理优化进气管几何结构,可以减小柴油机在进气过程中出现的进气分配不均匀现象。     

基于BOOST软件对某款汽油机排气歧管的优化

利用AVL BOOST软件对某款汽油机进行了一维不稳定流动模拟计算,发现4-1的排气歧管连接方式影响发动机的充气效率.将排气歧管连接方式由原来的4-1改为4-2-1,且在不影响各缸充气效率的情况下,微调排气歧管的长度得到3种方案.通过比较功率和扭矩确定方案2为最佳方案,并按改进方案2设计排气系统进行了试验.结果表明.与原方案相比,按方案2改进排气系统后发动机功率提高,且其燃油消耗曲线更加平坦,低油耗范围扩大.     

汽车排气总管的振动控制

为减小菜轻型货车排气总管在发动机怠速情况下的振动，利用MSC／NASTRAN有限元分析软件对其进行模态分析。分析结果表明：怠速下发动机的激励频率与该排气总管的固有频率发生耦合，引起了共振。针对实际生产情况，通过改进发动机与排气总管的连接方式改变了排气总管的固有频率，降低了振动。     

脉冲转换排气系统三维非定常流动计算研究

对大功率8缸柴油机采用的脉冲转换排气系统进行了三维非定常流动计算,针对发动机实际排气管形状,计算物理模型采用多面体网格单元,排气管进口边界条件采用简化的用于一维性能计算的质量流量条件,湍流模型采用标准kε-模型。结合对排气管开启、关闭时刻点以及排气最大流量点的分析,探讨了脉冲转换排气系统的流动机理。