内燃机进气过程缸内湍流流场的大涡模拟

为精确描述内燃机进气过程中的缸内流场动态特性,基于非结构化动网格和有限体积法,应用大涡模拟方法对1台模型发动机进气过程进行三维瞬态数值模拟研究。计算采用动态Smagorinsky亚网格尺度模型,得到缸内速度和湍流黏度分布及其随时间的变化。大涡模拟的计算结果与试验值吻合良好,与RNAS模型相比能更精确地揭示流场的瞬变结构和流动的随机特性。     

非结构动网格方法在内燃机数值模拟中的应用

提出了一种动态层和弹性平滑结合的非结构动网格方法,在网格运动方向进行网格合并和分裂。由于动态层方法可视为网格重构方法的特例,提出了一种内燃机缸内过程处理的二阶精度的插值计算方法。当网格运动达到一定条件时,将多组网格层同时合并或分裂,减少了网格合并和分裂次数,提高了计算效率。对于流场计算部分,采用有限体积法离散流场控制方程,运用SIMPLEC算法求解NS方程,开发了内燃机三维CFD数值模拟程序,计算实例表明计算结果与试验值吻合较好。     

基于国外两款吸扫式清扫车的流场性能分析

采用计算流体力学(CFD)的方法对国外两款吸扫式清扫车的流场性能进行了仿真分析。建立了流场几何模型,选择非结构化网格对模型进行了网格划分,采用k-ε湍流模型,并施加适当的边界条件后,利用FLUENT软件对模型进行数值计算,为国内清扫车流场的优化设计提供了理论依据和数据支持。     

吸扫式扫路车吸嘴流场性能分析

采用计算流体力学(CFD)方法对几种带反吹循环系统的吸扫式扫路车的吸嘴流场进行了仿真分析。建立了吸嘴流体几何模型,再基于有限体积法选择非结构化网格对模型进行了网格划分,并采用κ-ε湍流模型建立了吸嘴气相计算模型,对模型施加适当的边界条件后,利用FLUENT软件对模型进行了数值计算。仿真结果表明,双侧反吹式吸嘴具有较强的吸尘能力和防尘效果,对各种情况的路面均具有较好的清扫效果,是较为合理的反吹式吸嘴结构。利用CFD技术对扫路车吸嘴流场进行仿真分析为扫路车吸嘴的设计提供了新的方法。     

大型车辆冷却风扇数值模拟的研究

运用滑移网格技术,建立了某款大型车辆冷却风扇的模型,对其三维流场进行了数值模拟.其中,采用了基于雷诺平均N-S方程的湍流模型进行流场稳态模拟:用了大涡模拟方法进行流场瞬态模拟.同时,对风扇流场的压力和速度进行分析:究了风扇流量、风扇转速、扇叶数和气动噪声相互之间的关系.     

柴油机精确实体模型的结构化网格建立与应用

利用逆向工程获得4B26柴油机的螺旋进气道,通过三维造型软件,建立该柴油机进气道—气门—气缸的精确实体模型。应用多块结构化网格的划分思想,借助ICEM—CFD软件,完成4B26柴油机整机的结构化六面体网格划分,建立了基于KIVA—3V程序的柴油机瞬态仿真模型。计算结果表明,所建网格能够满足KIVA—3V的计算要求,瞬态模型计算的缸内压力与试验值吻合较好,实现了KIVA—3V程序在复杂计算区域上的应用,拓展了程序的使用范围。     

液力缓速器内流场三维瞬态数值模拟及特性预测

采用滑动网格理论,将液力缓速器定子和转子之间的接合面定义为网格分界面来传递不同子域间的流动参数.采用标准k-ε模型及SIMPLEC算法,利用FLUENT软件对全充液工况液力缓速器的内流场进行了三维瞬态数值模拟,得到了液力缓速器内流场的速度、压力分布特性.基于流场数值解计算了制动扭矩,其结果与试验结果吻合很好,验证了流场计算方法的正确性.     

汽车外部流场仿真的复杂网格系统生成

生成高质量的流场计算网格，对于提高汽车外部流场仿真的效率和精度具有重要意义，是汽车外部流场仿真计算的主要难点之一，针对汽车外部流场仿真求解域大，汽车几何形状复杂的特点，根据汽车外部流场结构和求解要求，将整个求解域分区，分别生成结构/非结构网格系统。在汽车壁面采用半结构化网格，沿壁面法线方向进行加密，以满足汽车壁面粘性边界层计算要求。     

洗扫车专用风机气动噪声分析与优化设计

针对某型洗扫车风机气动噪声大的问题,以洗扫车专用风机为研究对象,运用ANSYS Fluent软件,基于滑移网格对风机进行三维瞬态数值仿真分析。对比风机实验P-Q曲线,验证仿真模型的合理性。使用F-WH声比拟模型计算风机远场声压级,对比分析原始结构和优化结构风机在额定工况下流场和气动噪声特征。结果表明,风机的蜗舌区域涡流显著,对气动噪声的贡献最大,是气动噪声源;改进结构的叶轮内部流场"射流-尾迹"结构明显减弱,流线分布更均匀,气流顺畅。风机噪声降低约8.5%,实现了降噪目的。     

内燃机排气歧管瞬态热流体-热应力耦合仿真的研究

采用直接耦合法对内燃机排气歧管进行瞬态热流体-热应力的耦合仿真。详细研究了仿真过程中瞬态温度加载、高阶单元生成及中间节点温度插值等问题的处理方法,分析了网格疏密、时间步长对计算精度、计算时间的影响。排气歧管瞬态热流场的仿真结果得到了试验的验证,同时比较了瞬态与稳态热流体-热应力计算结果的差异,从而证明了进行排气歧管瞬态热流体-热应力耦合仿真的必要性和有效性。     

基于补偿滑模控制的混合动力汽车协调控制

由于行星排功率分流式混合动力汽车的结构优势,双行星排功率分流式混合动力汽车已经成为各机构的研究重点。由纯电动模式到混合驱动模式切换的过程中存在发动机起动和发动机转矩引入,而发动机转矩瞬态响应存在迟滞,导致切换过程中动力系统的输出转矩会有较大波动。为减小波动,降低模式切换过程中的动态冲击度,本文中提出补偿滑模控制方法,对双行星排功率分流式混合动力汽车模式切换进行协调控制。首先,建立整车动力学模型,对切换过程每个模式进行分析;之后,针对发动机拖转阶段和混合驱动阶段分别采用补偿控制和基于固定边界层的自适应滑模控制,并对滑模控制进行稳定性分析;最后,结合Matlab/Simulink软件平台进行仿真验证。仿真结果表明,补偿滑模协调控制策略能够有效地减小从纯电动到混合驱动模式切换过程中的转矩波动和冲击度。     

切向进气道发动机缸内流场三维瞬态数值模拟

以动态网格技术为基础,采用三维、可压、黏性、湍流模型,应用控制容积法,对切向进气道发动机进气系统三维流场特性进行了瞬态数值研究。研究发现,在进气过程的初始阶段,缸内始终存在一对旋涡,并且沿气缸轴线向下缸内流体出现逐步融合的趋势;随着曲轴转角进一步增大,约在100°CA时缸内靠近活塞的横截面上出现单旋涡;在140°CA时,缸内横截面上大部分都只有单旋涡存在,只在靠近缸盖的横截面上有一个面积较大的主旋涡和一个面积很小的旋涡;当曲轴转角进一步增大,缸内仅存在一个单旋涡,流场压力趋于均匀。采用三维瞬态数值计算可获得稳态计算和试验难以得到的进气系统三维流场流动规律,为进气系统的优化设计提供可靠依据。     

基于小波网络的发动机瞬态工况进气流量动态辨识与预测研究

由于发动机进气系统具有复杂的非线性动态特性,因此构建了进气流量小波网络辨识与预测模型,并利用最小二乘法(DLS)对小波网络参数和预测控制率进行了学习和优化,以提高小波网络预测模型的可靠性和预测精度。作为对比建立了基于BP神经网络的预测模型,并利用瞬态工况试验数据分别对两种模型进行了仿真研究。结果表明,小波网络模型能有效地预测发动机瞬态工况进气流量,与BP神经网络预测模型相比,误差精度更高,可用于发动机瞬态工况空燃比的精确控制。     

基于本征正交分解的缸内流场仿真校核方法探究

由于直喷式发动机缸内流场具有高湍流和循环变动等特性,因此,发动机三维模型的流场校核显得尤为重要。基于某光学发动机,利用高速粒子图像测速,对发动机缸内流场进行采集,同时利用大涡模拟对其进行三维建模仿真计算,将试验结果用于发动机模型的校核。并基于本征正交分解的方法,提取主要模态,分别从模态和能量的角度,全面对流场进行校核。在校核的基础上,分析了发动机的特征模态和循环变动。通过分析主要模态能量系数的波动,阐述包含大部分能量的流场和局部小涡团上分别的特征差异,提出了基于模态相关性系数的缸内流场仿真校核方法,通过相关性系数体现试验和仿真的主要流场模态占混合本征正交分解的流场模态的权重,进而显示了试验和仿真结果的客观差异,对流场校核的全面性进行了补充。     

活塞振荡冷却的数值模拟计算及温度场分析

利用CFD动态网格层变法建立了活塞振荡冷却的瞬态计算模型,并应用VOF模型对活塞的振荡冷却进行了瞬态数值模拟计算。分析了活塞在不同位置时油腔内冷却油的流动情况,得到了内冷油腔的机油填充率、壁面传热系数等随曲轴转角的变化规律。为验证其冷却效果,提取了内冷油腔壁面的换热边界,对活塞的温度场进行了有限元模拟计算,并与试验结果进行了对比,为活塞的优化设计提供了依据。     

基于信息融合的汽油机过渡工况进气流量预测方法

在分析汽油机过渡工况下各种影响进气流量因素的基础上,提出了一种基于信息融合的进气流量预测方法。通过该方法提取了汽油机过渡工况的动态特征参数信息,建立了进气流量神经网络预测模型,并以车用汽油机加、减速工况实测数据为样本进行了仿真研究,结果表明,该方法能够准确地实时预测汽油机过渡工况的进气流量,同时能够消除空气流量传感器的滞后特性。     

基于MPC的液压混合动力车辆能量管理策略研究

针对双轴并联式液压混合动力车辆(PHHV),以蓄能器荷电状态(SOC)和发动机瞬时燃油质量流量m8f为输入量,发动机需求功率比例φ为输出量,以油耗最小为目标函数设计了模型预测控制器(MPC)进行PHHV的能量管理。基于MATLAB/Simulink平台搭建了包括需求功率计算、发动机、蓄能器和泵/马达等主要部件的PHHV车辆模型并进行MPC能量管理。研究结果表明,在美国道路城市循环工况(UDDS)下,MPC管理下的PHHV能充分发挥混合动力的特点,合理调节分配发动机和液压单元的需求功率,降低行驶过程的总油耗。     

基于滑模理论的车用EGR系统混沌控制

基于高阶滑模混沌控制的快速稳定和高效鲁棒特点,建立了柴油机EGR系统动态数学模型;设计了柴油机EGR系统的误差评估滑模面、滑模控制率与混沌控制器;针对EGR阀动态控制规律与响应迟滞机理,制订了柴油机EGR阀的控制、修正与优化策略。利用Control Core软件,对EGR阀的响应特性、占空比和EGR率进行了仿真,实现了高阶滑模混沌控制器对EGR系统精确修正、优化与控制。依据柴油机瞬态测试循环法规,进行了增压柴油机EGR系统的动态响应特性和排放测试等试验。试验结果表明,该高阶滑模混沌控制器性能可靠、处理能力强、控制精度高,满足柴油机EGR系统的控制要求。