汽车排气系统总成的计算流体力学模拟

汽车排气系统采用数值模拟的方法较传统的试验方法省时、省力,且节省试验费用,文章利用通用流体力学软件对排气系统总成的流场和温度场进行了深入的模拟研究,得到了排气系统的总背压随转速变化曲线;详细分析了紧耦合催化器和前后消声器的流场特征,得出了产生背压的主要部件是后消声器.同时表明,三维CFD模拟技术在汽车排气系统中的应用为汽车排气系统设计提供新的理念和方法.     

消声器结构对排气噪声和发动机性能的影响

利用GT-Power软件建立了汽油机与其排气系统的耦合模型,模拟分析主消声器和副消声器的结构对排气噪声、发动机性能以及排气系统参数的影响.最后,根据模拟结果,选择合适的主消声器和副消声器的结构形式,设计出性能优越的排气系统.     

摩托车噪声源的识别与控制

通过声强测试技术和加速噪声的模拟试验对摩托车的主要噪声源进行了识别研究,结果表明进、排气噪声是摩托车的主要噪声源,并初步确定了进、排气噪声对整车加速噪声的贡献量。利用边界元计算(BEM)技术对空气滤清器和排气消声器的声学性能进行仿真分析和改进设计。新设计的空气滤清器和排气消声器对整车的通过噪声有2.7dB的降噪效果。     

复杂汽车消声器内部流场数值模拟

汽车消声器是降低排气噪声的主要装置。近年来随着汽车工业的发展，国际上已经开始对汽车的各个零部件分别加以优化设计，其中利用计算流体力学对消声器的流场进行模拟是消声器设计的一个新动向。但是，对于比较复杂的消声器其内部流场复杂，计算量大，计算往往费时过多。本文利用并行计算机群，克服了硬件的困难，用计算流体力学对一复杂消声器内部流场进行了模拟。消声器以穿孔管为主要内件，共有2080个小孔。模拟结果清楚地反映了孔喷射和腔内涡流等流动现象，计算了多个工况，得到进口流速和背压关系。本文计算结果对消声器的设计有指导意义。     

基于Fluent的汽车消声器压力场及温度场数值分析

为分析消声器压力场和温度场对其内部结构强度及排气效果的影响,在给定边界条件下,采用Fluent软件对某消声器进行内流场模拟计算。分析结果表明,消声器内压力温度场分布较均匀,但在过渡位置容易出现压力温度突变。指出消声器各腔长度影响其频谱移动,消声器过渡结构应平缓以减少压力损失,否则造成消声器热力变形。     

内燃机排气消声器声学边界元模型的建立及其应用

本文提出了分析内燃机排气消声器内二维声场的有效方法,采用二维坐标将声压作为未知参数,描述了排气消声器二维声学边界元模型的建立及其在492Q汽油机消声器中的应用,计算的插入损失与实测结果具有很好的一致性,研究结果表明二维声学边界元模型是分析排气消声器的有效方法并具有较高精度。     

排气净化消声器声学性能数值仿真方法的研究

采用一种一维和三维混合的方法进行排气净化消声器的声学仿真.首先建立一维的发动机模型计算发动机噪声源特性,采用准一维解析方法推导消声器中催化转化器的声学传递矩阵;然后应用三维有限元法计算消声器的四极参数;最后应用声源特性和消声器四极参数计算各工况下的消声器插入损失.某款排气净化消声器插入损失的数值仿真结果与试验数据吻合,验证了该方法的可靠性和准确性.     

发动机工作过程和排气消声器耦合研究

考虑了发动机排气系统中气体的非定常流动，利用GT—power软件建立了排气消声器和发动机的耦合仿真模型，利用这种方法进行了某轿车的排气消声器设计，在设计时模拟了汽车加速噪声测量过程中的发动机工作过程和消声器的消声特性，以使设计工况更加符合实际的测试工况。     

微型汽车排气消声器的设计与优化

建立了某发动机工作过程模型和排气消声器性能评价模型,并进行了该排气消声器声学性能和空气动力性的仿真分析.采用仿真分析和试验验证相结合的方法,通过调节各腔室容积和隔板的穿孔率对该排气消声器进行了改进.改进后排气消声器的试验结果表明,消声器总体噪声值和阶次噪声值均有明显好转,高速噪声值比较高的状况得到改善,消声器性能基本达到设计要求.     

汽车排气消声器的试验研究及频谱分析

采用声压级测量法测试出YC4W31柴油机排气消声器需要优化的频率范围.建立了原消声器计算模型,并验证了该模型的正确性.基于传递矩阵法提出两种改进方案,并依据试验结果对改进后排气消声器进行了频谱分析.结果表明,在频率低于400Hz时,按方案2改进的消声器比按方案1改进的消声器消声量提高3 dB(A)左右;比原消声器消声量平均提高7 dB(A)左右.     

摩托车催化转化器的数值模拟和试验研究

受摩托车排气管本身尺寸和结构影响,催化转化器在摩托车排气管上的安装存在一定难度,通过对排气管温度场的测量和分析,确立了催化转化器的安装位置。通过建立模型对温度场进行模拟,并将模拟结果和试验结果对比分析表明,模拟与试验吻合程度较好,可用于试验结果的预测或为试验和设计提供参考。     

汽车排气系统的流场分析与优化

给出了某汽车排气系统一维非定常流动的气体动力学方程组和三维模拟数学模型.建立了该汽车排气系统与发动机的联合模型,并利用此模型得到了排气系统进口温度、质量流量、密度等参数.以此作为边界条件,利用三维CFD软件对该汽车排气系统流场进行了模拟,找到了影响排气系统背压的关键结构并进行了优化.结果表明,模拟结果与试验结果吻合性良好,优化后排气系统背压由40.5 kPa降至30 kPa.     

排气道EGR策略下CAI燃烧缸内工质混合状态的模拟研究

利用三维设计软件Catia以及三维流体计算软件Fire建立了CAI发动机模型,着重研究了排气道EGR策略下压缩行程缸内工质的混合状态。结果表明,在压缩行程初期缸内工质呈如下混合状态:混合工质处于弱流动阶段,速度场分布均匀;缸内混合工质湍流动能小;缸内汽油浓度场分布不均,进气门一侧浓度大,排气门一侧浓度小;缸内工质的温度场与浓度场分布相反,进气门一侧缸内温度低,排气门一侧缸内温度高。随着活塞的上行,缸内混合工质流速和湍流动能先增大后减小,混合工质的浓度场和温度场越来越均匀。     

消声器出口CFD设计优化

采用CFD技术,分析四种排气出口设计方案在怠速、最大扭矩点和最大转速点等三个典型T况下的流场和温度场,以废气流线和油箱及侧裙板等热敏感零件的表面温度为评价指标,对四种排气出口设计方案进行可行性判断,并对消声器出口结构进行优化设计,为产品开发提供技术支持.     

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.     

重型国Ⅵ柴油车后处理器温度场研究

重型柴油发动机涡轮增压器后的排气温度可以达到530℃左右,考虑发动机到后处理器排气管路的温降,排气到达后处理器后,内部排气温度依然最高可达520℃以上,而其壳体表面温度约为250℃左右,这对于重型车机舱热管理以及整车布置依然是一个不小的挑战。通过对后处理器内部与外部温度在极限工况下进行试验测试,探究其温度场分布及温降趋势,以及隔热措施的效用,研究成果对相关从业人员具有参考意义。     

细水雾与排烟系统共同作用下地铁车站火灾烟气蔓延规律

为研究岛式地铁车站内列车发生火灾时，站台细水雾与排烟系统对烟气蔓延的控制效果，依托西安地铁4号线岛式地铁车站，采用FDS软件建立1：1的数值仿真模型，选择大涡模拟，研究站内列车火灾规模为5 MW时，站台细水雾与排烟系统共同作用下，火灾烟气蔓延速度、能见度与温度场的分布特征，分析了细水雾与排烟系统对烟气蔓延特性的影响规律；并通过缩尺模型试验，验证了数值模拟方法研究细水雾控制地铁火灾烟气蔓延的可靠性。研究结果表明：车门间隔开启时，烟气先向列车两侧蔓延，150 s时扩散至整个车厢并向站台层蔓延，当开启站台细水雾时，烟气温度明显下降，且随着细水雾粒径的减小与流量的增大，烟层降温效果增强；当水雾粒径为100 μm，流量为8 L·min^-1时，距离站台中线3 m处断面平均温度为36.19℃，较未开启细水雾时温升降幅可达62.91%；同时细水雾使得烟层蔓延速度减小，在开启细水雾系统后200 s内2^#楼梯口平均空气质量流速下降39.72%；当开启排烟系统时，可使列车内温度场纵向分布最大值向火源下游移动，加快站台层及列车内对流换热效率，使细水雾的气相冷却作用得到加强，二者同时作用时降温阻烟效果最佳。     

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.     

基于CFD的某商用车内流场性能仿真研究

文章基于有限元法和流体力学,采用StarmC++软件,对三款商用车进行了内流场分析,得到了吹面模式流线分布结果,吹面风道出口截面速度及主要驾乘人员温度场结果,结果显示,研究车型增加后排出风口配置后,整体内流场温度得到改善,较竞品车型内流场性能具有更大优势,达成设计目标。     

柴油机气缸盖热负荷仿真分析

以某6V110高强化柴油机为研究对象,建立单排冷却水套流场分析模型,确定冷却效果最差的一缸。考虑材料塑性因素,建立该气缸盖流固耦合和结构分析模型,研究热应力的分布特点。结果表明,该气缸盖火力面最大应力及塑性应变均出现在排气道与气门交汇处,排气门侧发生疲劳破坏的可能性较大,与试验结果相符。基于流固耦合计算模型,采用正交设计方法研究了影响气缸盖热负荷的因素,燃气温度和冷却水流量是影响热负荷的主要因素。