基于STAR-CCM＋的歧管式催化转换器流场分析

利用计算流体动力学（CFD）软件STAR—CCM＋,建立了某4缸汽油发动机的歧管式催化转换器的三维数值计算模型。运用多孔介质模型模拟催化转化器载体的内部流动,对催化转化器的稳态流动进行了数值模拟,对发动机不同气缸工作时气体流动分布、流动不均匀性和排气背压进行数值计算。从CAE的角度分析了催化转化器进口端面破损及进出气端颜色不均的原因,为歧管式催化转化器结构设计和性能改进提供理论依据。     

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.     

基于CFD的汽车发动机排气系统噪声分析

为了降低发动机排气系统噪声,首先利用计算流体力学方法,对汽车发动机排气系统模型的内部流场进行三维数值模拟;其次通过计算得到计算域内流场分布,观察打开不同排气歧管入口时消音器及尾管的内部流线图、催化转化器内部气体流动均匀性来研究分析发动机排气歧管噪声的产生原因。最后根据分析结果找出原结构中不合理的部位,并提出2种对发动机排气系统的优化改进方案,以达到减小排气阻力和排气噪声的目的。     

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。     

某发动机排气歧管优化设计

为了分析某发动机排气歧管的设计是否合理,文章对该排气歧管的内流场进行了CFD分析。通过CFD计算,得到催化器裁体前端的速度均匀性系数、氧传感器周围的最大流速和最大流速差异性系数。根据评价标准,当前设计状态不能满足要求。最后对排气歧管的汇总管进行了优化设计,并对优化设计再次进行了CFD分析,结果表明优化后的模型满足性能要求。     

发动机三元催化器数值分析

为了分析某发动机三元催化器载体前端气流分布情况,文章对该催化器进行了CFD数值分析。计算模式采取稳态计算,计算时分别考虑每个气缸排气,当一个缸排气歧管设定为排气时,其他缸的排气歧管设定为关闭状态。通过计算得到了载体前端的速度均匀性系数,由于4个缸分别排气时,速度均匀性系数均大于0.85,满足评价指标,因此该催化器满足设计要求。     

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。     

某紧耦合式排气歧管的热负荷分析

为在设计开发过程中初步预测某紧耦合式排气歧管的热负荷,采用CFD和有限元联合分析方法。首先,通过搭建排气歧管内外流场分析模型和CFD仿真得到排气歧管近壁面的瞬态热边界条件;接着,以时域内平均的流体温度和热交换系数为热边界,通过有限元软件仿真排气歧管壳体的温度场分布;最后,根据温度场的分布分析排气歧管的热应力和热变形,并模拟排气歧管正常工作和停车冷却这一循环过程,在4个循环后,其累计当量塑性应变趋于稳定,说明该排气歧管能承受其热负荷而不破坏。     

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。     

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。     

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。     

某型柴油机进气歧管优化分析

利用CFD软件计算某四缸柴油机各个气缸EGR废气分布,利用Boost软件计算发动机一个工作循环的边界条件,提供给3D模型作为输入。在CFD软件中计算并得到各个气缸的EGR率和EGR质量流量相对误差,由于计算结果不满足评价标准,因此对进气歧管模型结构进行优化,并再次按照以上步骤进行CFD计算。结果证明：优化方案进气歧管EGR分布均匀性很好,满足评价要求。     

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。     

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.     

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。     

柴油机掺氢文丘里管的结构设计及优化

为了将由水解装置产生的氢气由进气总管处引入柴油机,设计了一套文丘里管装置,将压力较低的氢气（0．15 M Pa）自发地引入压力较高的进气总管（0．25 M Pa）内。为了优化该文丘里管的吸氢能力,并降低文丘里管装置对发动机进气的影响,同时确保文丘里管结构尺寸较小便于安装,采用CFD软件 FIRETM模拟了发动机实际工况下的文丘里管内气体流动情况,分析了分流流量、喉口管径、导流段管径、收缩角、扩压角、收缩圆角半径、扩压圆角半径等7个参数对氢气吸入能力的影响特征。结果表明：参数优化后文丘里管能够产生足够的低压,使水解的氢气顺利地吸入进气总管,同时不对发动机进气产生较大的流阻影响。