CFD的水泵数值分析

CFD模拟可以直观了解产品内的复杂流动现象,对提高设计能力、改进和优化设备具有重要的作用。文章建立了发动机冷却水泵的实际工作模型,对水泵体内部的三维湍流流场进行CFD模拟;研究了水泵内部复杂流场中各个位置上压力分布、速度分布和湍动能情况;分析水泵的水力损失,对发动机水泵的扬程和水力效率性能进行分析和预测,计算结果与试验结果相差不超过8％,表明利用CFD数值模拟分析具有很高的可靠性,能充分反映水泵内部流动的复杂情况,可以为水泵结构设计和性能改进提供理论依据。     

液力缓速器三维数值模拟及性能预测

采用标准k-ε模型和SIMPLEC算法对液力缓速器内部流场进行了数值模拟,计算结果揭示了流道内湍流流动的速度分布、压力分布和湍动能分布规律,从而分析出该型叶轮流动的特点.在流场分析与计算的基础上,提出了液力缓速器性能预测方法,对规定工况点的性能进行了预测,并分析了预测结果和试验结果差异的原因.     

四气门汽油机进气阶段缸内流场研究

基于一台四气门汽油机对其进气阶段缸内流场进行研究。通过逆向建模建立发动机流体域CAD模型,将其保存为STL格式导入到CONVERGE中进行面网格的处理,之后进行计算参数的设置并计算。文章采用RNG k-ε模型作为缸内流场和湍流过程的数学模型。计算完成后进行可视化后处理,得到了缸内流场和湍动能的分布情况。分析之后得出结论:高速进气射流是缸内湍流的主要来源,高速进气射流对流场的形成起了决定性作用,缸内流场中高湍动能区位置合理,有利于增加火焰传播速度,提高燃烧稳定性。     

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。     

水泵内流场对发动机内冷却水流动CFD计算精度的影响

应用CFD模拟分析软件FLUENT对498发动机冷却水套内的流场进行模拟计算,研究分析了水泵内流场对发动机内冷却水流动的影响.计算结果与冷却水压力测试结果的对比表明,水泵内流场直接影响缸体水套和机油冷却器内冷却水的分布以及整体水套流场仿真计算的精度,将水泵模型加入水套整体模型时,模拟计算相对于测试结果的误差可从大约15%降低到5%左右.     

火花塞对汽油机缸内湍流的影响

针对4种不同火花塞,利用三维模拟软件建立了缸内直喷汽油机的仿真计算模型,在2 000r/min冷态情况下,对缸内湍流进行了计算,得到发动机在进气冲程、压缩冲程、点火时刻气缸内及火花塞附近的流场,评价了缸内速度场、湍动能参数。结果表明:在进气初期,火花塞对周围湍动能和缸内速度场影响最大,决定了缸内初期涡团的形成以及此后缸内湍流的发展变化;随着进气门的关闭和气缸容积的增大,火花塞对缸内湍流的影响越来越小;直至活塞靠近上止点,火花塞对局部流场的影响再一次显现。采用恰当的火花塞结构,使点火位置气流处于低速且具有足够湍流强度,对点火的稳定性和火焰的传播具有深远的影响。     

基于CFD的SUV及房车在流场中的气动性分析

为了研究不同车型在流场中的气动性,利用ANSYSWorkbench对运动型多用途汽车（SUV）及房车进行建模,并导入计算流体动力学（CFD）流场分析软件中进行计算,分析两种速度（60 km/h、80 km/h）行驶工况下流场中运动型多用途汽车（SUV）及房车的压力、介质流速以及湍流动能的分布规律,发现两种工况下压力、速度以及湍流动能在流场中分布规律大致相同,两车的车头以及车胎处易发生压力集中。60 km/h行驶速度下的压力、速度以及湍流动能整体小于80km/h下的压力、速度以及湍流动能。此研究对两车的汽车车型优化设计有参考意义。     

车用三效催化转化器内流场与热应力分析

对某款车用三效催化转化器进行了内流场和热应力分析.首先用Gambit软件建立了三效催化转化器内部流体的离散模型,并利用Fluent软件对其进行CFD分析,得到发动机高转速时催化转化器内部流体的压力、温度与速度场和湍动能分布.然后建立三效催化转化器结构有限元模型,并根据其温度场分布用ANSYS软件进行热应力分析.结果表明,与采用圆弧端锥时相比,催化转化器采用斜面端锥时内部流场的湍流区域更小,流动能最损失更少,壁面热应力更小、更均匀.     

可变气门升程与正时对直喷汽油机缸内流动特性的影响

利用CFD三维数值模拟软件模拟了1台缸内直喷汽油机的进气及压缩过程,分析比较了不同最大气门升程及进气正时下缸内流场的变化规律。结果表明:减小最大气门升程可以使进气行程中缸内气体的速度及湍动能显著增加,但在压缩末期的滚流比要略小;在小气门升程下,进气门早开或者晚开都会使得进气过程的湍动能显著增加,在距上止点5mm,10 mm,15 mm的3个横截面上,早开和晚开进气门会使最大平均湍动能分别增加28.29%和43.47%,20.7%和40.81%,23.07%和49.58%,但在压缩后期间,进气门早开或者晚开时对缸内的平均湍动能影响不大;在小气门升程下,进气门的开启时间对压缩末期湍动能的分布有较大的影响,早开或者晚开进气门会使缸内的湍动能趋于一致。     

某商用车发动机进气系统流场分析与优化改进

本课题对某商用车发动机进气系统进行流场分析与优化改进。在发动机进气系统设计中,以其进气道几何模型为基础,借鉴相关机型的气道稳流试验数据,运用计算流体动力学理论(CFD)和有关数值计算方法,对4种不同气门升程下的进气道缸内流场特性进行了计算分析。建立了评价进气道稳流特性的有关计算模型,给出了其进气流量、进气道内气流分布、不同气门升程下缸内流场特性、流量系数和涡流比等参数,为进气道性能优化、评价和再设计提供了方法和依据。并对进气系统模型进行优化,再次进行流场分析后进气系统流量系数得到提高,大幅提高了发动机进气系统的进气效率。     

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.     

某轿车车身外流场空气动力学研究

以某款轿车车身为研究对象,对该款轿车进行数值模拟计算,得到该轿车的压力云图、速度矢量图、湍流动能分布图和空气阻力系数。计算结果反映了该款轿车外流场的气动特性,较好地模拟了车身表面分离流的运动情况;得到该模型空气阻力系数为0.317,与实际车型数据基本吻合。借助正交实验法,对影响外流场性能的因素进行了优化,得到较好的结果,即:前部上翘角为12°,前风窗角为27°,后风窗角为28°,尾部上翘角为13°,可为今后研究提供理论参考。     

基于Fluent软件的三元催化器结构优化

依靠经验或半经验设计三元催化器需耗费大量精力和财力,且设计周期长,利用CFD软件仿真分析催化器内部流场可大大缩短设计周期。文章在Gambit软件中建立了某款三元催化器3维流体离散模型,用Fluent软件分析了三元催化器的压力、温度、速度和湍动能等内部流场分布,并介绍了催化器收缩管和扩压管锥角对催化器内流场的影响。表明随着催化器收缩管和扩压管锥角的减小,催化器背压减小,流动能量损失减小,气流的有效流动区域增加,有利于提高载体的利用率,进而提高催化器催化转化率。该方法对三元催化器优化设计有一定的参考价值。     

基于仿生导流罩的厢式货车减阻研究

为降低某厢式货车的气动阻力,设计了6款驾驶室导流罩结构,加在厢式货车模型上进行空气动力特性的数值模拟,得到了货车模型外流场的速度分布、压力分布和湍动能分布等气动特性,详细分析了不同导流罩的减阻机理。在此基础上,通过模仿海豹的头部形状设计了一款仿生导流罩,安装在整车上进行数值模拟,对其减阻性能进行分析。结果表明:先行设计的6款导流罩均具有一定的减阻效果,但模仿海豹头部形状设计的仿生导流罩可大幅度改善驾驶室顶部的流场结构,减阻效果更好,其阻力系数比原始货车模型降低31.1%。     

关于消除米勒循环增压汽油机早燃现象的研究

为克服低速早燃现象,以提高汽油机低速转矩,改善汽车的驾驶性和降低油耗,首先对一款采用米勒循环的增压汽油机低速早燃特性进行了参数敏感性试验分析,结果发现,降低冷却液和进气温度和加浓混合气,能在一定程度上抑制早燃,但作用有限,不能达到期望指标。接着采用光纤传感器监测燃烧过程,发现早燃主要发生在排气门附近,而CFD缸内流场分析表明此区域湍动能较弱,可能是早燃发生的主要原因。据此,通过改进缸盖进气道和导气屏,提升滚流比和湍动能,有效抑制了早燃,实现了期望目标。     

圆筒型SCR后处理器性能分析

文章在理论及数值模拟的基础上分析圆筒消声器内部结构对整体性能的影响,进行无载体及有载体构型的模拟计算;获得其压力场、速度场,通过对比得到后处理器内部阻力产生部位、湍动能集中点等;同时进行实车压降及排温试验,得到相关数据为设计提供参考及依据。     

汽车关门噪声优化方法的研究

针对汽车关门低频噪声的控制问题,建立了一套优化流程.首先采用显式有限元法计算汽车关门动能和门锁反力;然后以关门动能最小为目标,以车门主要板件厚度为设计变量,在试验设计的基础上采用响应面法建立优化模型,用遗传算法进行优化,得到车门主要板件厚度的优化值.最后以某车型为实例进行关门动能优化,用间接边界元法对车门的辐射噪声声压级进行了数值分析,结果表明:该车型优化后的关门低频噪声明显减小.     

抽吸系统对汽车风洞试验的影响及优化

为了通过优化风洞抽吸系统参数来改善抽吸效果从而提高汽车模型风洞流场品质,利用风洞试验数据与计算流体动力学仿真方法建立抽吸系统的Kriging近似模型,采用非支配排序遗传算法对抽吸系统参数进行多目标优化,对比分析参数优化前后抽吸系统对MIRA阶梯背模型风洞试验结果所造成的影响,从风洞附面层厚度、模型尾流结构、模型外部压力的变化3个方面探讨了抽吸参数差异引起流场变化的物理机制。结果表明:参数优化后风洞抽吸系统的抽吸效果得到增强,地面附面层厚度减小导致模型底部气流速度增大,尾部负压区增大导致阻力增大,底部前端负压区增大和行李舱盖上方正压区增大导致升力减小。     

紧凑型DOC-混合器-SCR后处理系统数值模拟

为提高SCR系统的转化效率,提出紧凑型DOC-混合器-SCR后处理系统,建立了3种不同结构的后处理模型。采用计算流体力学(CFD)结合化学反应动力学的方法,建立了柴油机SCR-NOx催化器三维数值模型,该模型包含尿素水溶液喷射、液滴蒸发和热解、NOx催化还原化学反应整个尾气后处理过程,得到了紧凑型后处理系统的湍流动能场、速度流场、浓度场的分布规律,并与传统型后处理系统模拟仿真结果进行对比。研究结果对柴油机后处理系统设计具有参考价值。     

基于模拟计算的GDI发动机燃烧室优化设计

利用AVL Fire软件,对一款高压缩比直喷汽油机的缸内流动及喷雾过程进行了数值模拟,研究了不同燃烧室设计方案对缸内流动过程的影响。结合滚流、旋流、湍动能、缸内当量比分布等8项评价指标,分析了不同方案对混合气形成的改善效果。通过分析计算结果,并引入优化率对燃烧室设计进行评估,评估结果表明,最优方案在高转速工况和低转速工况的优化率分别达到了25.3%和23.4%,发动机缸内混合气的形成过程得到了明显的改善。