基于一维、三维及耦合模型的汽油机进气系统优化

建立了基于一维计算流体动力学(CFD)进排气系统的某4缸4行程电喷汽油机工作过程循环数值模型,在验证模型精度的基础上,对发动机的歧管长度和配气相位进行了优化。通过一维CFD模型计算得到的进气系统优化结果,建立了进气歧管的三维稳态CFD模型,分析了歧管各支管的流动阻力和流动均匀性。最后将一维与三维进气歧管模型耦合建立汽油机工作过程循环数值模型,对该发动机工作过程中进气歧管内的动态流动进行了详细解析,分析了歧管长度和配气相位对流动的影响。     

基于1D和3D耦合的发动机进气歧管仿真研究

进气系统在很大程度上影响了发动机的动力性、经济性和排放性。前期建立了一维仿真模型,比较真实的反映了发动机的性能,但还是未能真实的反映出管道的真实结构,像一些拐角、突变区域等。进气歧管的设计校验中,虽然三维稳态和瞬态计算能够模拟各个支管的压力分布情况,但是仅用三维计算不能实时得到一维的准确边界,且计算时间太长,不能从整个发动机上模拟瞬态进气过程和谐振效应带来的进气不均匀性。因此,要在1D模型中获得更准确的瞬态边界条件来计算进气歧管的三维流动,或更进一步研究进气歧管结构形状对发动机性能的影响,来指导优化进气歧管的设计。文章以发动机1D燃烧开发软件为基础与3D流体软件相耦合来解决进气歧管设计中瞬态进气过程。     

小排量汽油机进气歧管CFD优化设计与试验

进气歧管的进气流通性能对整机动力性和经济性有重要影响。通过CAD／CFD方法,计算了原进气歧管模型在进出口定压差下各支管的流动状况,通过分析流场中湍动能的分布,对型芯结构进行了优化,使得进气歧管稳态流通性能得到提升。基于优化后的CAD模型制作了快速成型样件,经过发动机台架性能试验验证,与原歧管相比,发动机充气效率与扭矩性能在中高速段有了明显提升,很好地印证了CFD分析与优化的正确性。     

前置后驱车型用自然吸气发动机塑料进气歧管开发

文章以某前置后驱车型自然吸气发动机用塑料进气歧管的开发为例,叙述了前置后驱车型用进气歧管的结构特性。应用发动机一维性能仿真(AVL-BOOST)优化进气歧管参数(气道长度)、应用Hypermesh进行有限元分析的前处理,CFD仿真(AVL-FIRE)模拟进气歧管的流动特性,得到满足兼顾低速扭矩与最大功率的进气歧管结构。通过试验验证,新开发的进气歧管性能满足开发目标,性能曲线与仿真结果趋势相同。通过文章的研究,可指导前置后驱车型自然吸气发动机用塑料进气歧管的开发工作。     

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.     

电喷汽油机进气歧管的CAD/CFD设计

电喷汽油机的进气系统对整个发动机的动力性、经济性和排放特性有很大的影响，其中进气歧管的尺寸和结构形状是主要的影响因素，需要进行优化设计。文中用CAD／CFD对EQ49li电喷汽油机的进气歧管进行优化设计，并用试验对计算机模型进行验证，整个设计过程表明，所用CAD／CFD优化方法是一种有效的和切实可行的发动机进气系统设计方法。     

进气歧管的曲通出气结构对发动机进气流量的研究

进气歧管是发动机进气系统的主要零部件,对各缸气流均匀性及进气量有直接影响。曲轴箱通风系统的油气大多会通过管路引入进气歧管,并进入气缸燃烧。通过对进气歧管进行计算流体力学(CFD)分析及气道试验,研究进气歧管上曲通出气结构对发动机进气流量的影响,对进气歧管曲通出气结构的设计有一定的指导意义~([1])。     

FSC赛车进气系统CFD设计开发

为了降低由于进气限流对发动机性能造成的影响,提高发动机充气效率,减少进气阻力,需要对赛车进气系统进行重新设计。文章利用CFD分析方法对赛车进气系统参数进行内流场优化仿真,选取20°入口锥角、7°出口锥角、315mm的进气总管、3L的稳压腔及80mm的进气歧管等参数,自制碳纤维进气系统。设计的赛车进气系统通过了发动机台架试验,实车比赛完成了所有比赛项目。经过CFD设计开发,提高了赛车的动力性、经济性和轻量化水平,对于指导大学生方程赛车进气系统开发具有一定的理论和实用价值。     

FSG赛车进气系统CFD设计开发

为了降低由于进气限流对发动机性能造成的影响,提高发动机充气效率,减少进气阻力,需要对赛车进气系统进行重新设计.文章利用CFD分析方法对赛车进气系统参数进行内流场优化仿真,选取20°入口锥角、7.出口锥角、315mm的进气总管、3L的稳压腔及80 mm的进气歧管等参数,自制碳纤维进气系统.设计的赛车进气系统通过了发动机台架试验,实车比赛完成了所有比赛项目.经过CFD设计开发,提高了赛车的动力性、经济性和轻量化水平,对于指导大学生方程赛车进气系统开发具有一定的理论和实用价值.     

汽油机进气歧管均匀性影响因素分析及结构参数优选

基于一款增压三缸汽油机进气歧管,采用CFD分析方法研究了稳压腔-支气道过渡圆角、节气门安装角、进气歧管总管长度等参数对进气均匀性的影响.结果表明:增大稳压腔与气道之间过渡圆角,可以降低压损、增大相应支气道的进气流量;节气门布置的角度会对进气歧管内的流场产生影响,从而影响进气均匀性;节气门后总管长度对进气歧管流场分布有较大影响,总管长度越长,稳流距离越长,流场越顺畅,进气均匀性越好.最后采用以上规律结合布置空间优选进气歧管结构参数,使得进气均匀性指标达标,并在气道稳流试验台上得到了验证.     

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。     

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。     

进气管结构对天然气发动机性能影响的模拟与试验研究

利用数值模拟与试验研究相结合的方法分析了进气管结构对天然气发动机性能的影响。结果表明,进气过程中人字形进气管气流运动方向产生较大回转,歧管入口处产生较大涡流,导致流动损失增加,且2缸和3缸存在受相邻进气气缸抢气的现象,造成的各缸进气不均匀性可达6.69%,而谐振进气管不仅各缸的充气量高于人字形进气管,而且各缸进气不均匀性只有3%左右,采用谐振进气管时发动机动力性、经济性和排放性能得到明显改善。     

柴油机螺旋进气道三维造型设计与CFD分析

针对UG的曲线、曲面和实体模型构建等问题,采用了基于草图和基于实体两种方法建立了柴油机螺旋进气道的三维模型,实现了进气道局部的参数化设计.利用数值模拟和测试试验相结合的方法,验证了计算模型的可靠性,对气道在不同气门升程下的流动特性进行了分析.结果表明,涡流比和流量系数随气门升程的增加而增大.     

进气歧管结构对进气流动影响的数值模拟

利用Fluent软件对某型号多缸汽油机进气歧管建立了三维数值模型,并对其稳态流场进行了三维数值模拟与分析,研究了进气歧管主要结构参数对流场特性、压力损失和流量特性等的影响。     

进气系统的优化设计

FSAE赛车发动机进气系统结构参数影响充气效率。文章利用软件FLUENT对进气系统模型进行流场仿真,分析进气系统流场压力、速度等参数分布规律,研究进气歧管流量分布的均匀性,到达优化进气系统的目的。     

柴油机组合进气道布置位置优化研究

针对某型柴油机切向/螺旋组合进气道进气系统进行了稳态流场的数值模拟,分析了组合气道的流动特性,为进气道位置优化提供了依据;在不改变原机气道形状的基础上,通过稳流试验确定了最终进气道位置的优化方案,证实了流动数值模拟在气道优化中的指导作用。     

进气管内EGR分布的CFD模拟计算

对于采用EGR技术路线的多缸柴油机,EGR在各缸均匀分布可以确保燃烧质量,降低裸机排放。建立了某六缸国ⅣEGR柴油机进气管三维模型,采用一维和三维模拟软件相结合,对EGR在进气管内的分布进行了流动机理的模拟分析,评估了EGR各种导入方案以及进气管相关零部件结构设计对EGR和空气混合的影响。对模型进行了CFD稳态计算,研究了4种节气门位置对EGR和空气混合的影响。