CFD在发动机排气歧管设计中的应用

发动机排气歧管的传统设计方法已不能满足现代设计的需求,应用计算流体动力学（CFD）可以深入地了解排气歧管内部的压力和流场分布。文章利用发动机排气歧管气体流动的数学描述及排气歧管三维数值模拟及Fluent软件平台,采用k-ε湍流模型,对排气歧管内部压力和速度的分布情况进行了模拟和分析。结果表明,应用CFD来研究排气歧管和模拟其内部流动状况,计算效率高,容易实现,CFD对优化发动机排气歧管的结构设计和改善排气效果具有很好的指导意义。     

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.     

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Fluent进气系统流场数值模拟与结构优化

针对某车型平台上4A91S发动机进气系统结构,提出了基于CFD的结构优化方法。利用Fluent对该进气系统进行数值模拟,分析其流场特性,以发动机进气阻力最小和气体流动均匀为优化目标,改进对发动机进气阻力和流动均匀性影响大的结构因素。对比进气系统结构改进前后的流场特性,为汽车进气系统结构设计提供相应参考。     

柴油机涡轮增压器叶轮优化设计

以某废气涡轮增压柴油机为研究对象,以提高发动机性能为目标,使用CFD方法对其涡轮增压器的叶轮进行优化设计。通过分析叶轮内部流场,将叶轮叶片的叶型进行了改进设计,叶轮内部流场得到了优化。通过CFD计算得到了优化后的压气机MAP图,并将优化设计后的增压器安装到柴油机上进行了试验研究。结果表明,根据CFD计算结果对压气机叶轮结构进行优化设计具有可行性,优化设计的压气机能够在全转速范围内降低发动机燃油消耗率。     

发动机油气分离模拟分析及试验验证

<正>近年来,由于汽车发动机气缸罩盖塑料化,导致发动机油气分离结构型式需要重新设计。使用CFD仿真分析软件对发动机油气分离器内气液两相流场进行了数值模拟,分析了3种不同结构(改进前后)迷宫式油气分离器的流动分布、压力损失,根据仿真分析结果选择最优化设计方案并设计了一种简单而有效的试验方法对油气分离器分离效率间接进行验证。油气分离器的结构和工作原理油气分离器的作用是收集窜气中夹带的机油颗粒并通过回油管路引回曲轴箱油底壳,一方面防止机     

自然吸气直列3缸柴油机冷却系统的优化

通过增大发动机的缸径和行程,以及其他设计改造来提升发动机的功率。通过优化冷却水套设计和水泵流量参数解决与冷却有关的问题。在保持发动机机体外形尺寸不变的情况下增大缸径会导致气缸体和气缸套之间的冷却水套减小,从而导致热负荷增加,采用优化冷却水套和改造水泵设计。来提高发动机的冷却能力。内燃机冷却系统包括具有复杂结构的水套。针对这些复杂的系统,计算流体动力学(CFD)模拟在短时间内就可以完成。CFD理论上具有模拟任何物理条件的能力。针对1款直列3缸水冷式柴油机,采用STAR CCM+软件8.04版本进行了有效优化。通过k-ε湍流模型,研究了冷却水流速和温度分布。采用UG NX 7.5软件对气缸体和气缸盖进行了模拟。     

齿轮飞溅润滑与温度场仿真分析研究

以飞溅润滑复杂齿轮箱(某6挡车用变速器)为研究对象,对其内部飞溅润滑流场和温度场进行仿真分析。首先进行复杂齿轮箱内部流场的数值模拟,并与相关试验结果对比,验证了该齿轮箱流场仿真的准确性;然后对齿轮和轴承的发热准确计算及热源准确施加进行了研究,以箱体稳定的内部流场分析为基础,进行了齿轮箱温度场的仿真分析。分析结果表明,该齿轮箱内部部分齿轮和轴承的温度偏高,从其内部流场的分布给予了解释,并提出了改进建议。     

双气门汽油机进气道气体运动特性

通过模拟计算可以在较短的时间内获得关于气缸内气体流动的详细信息,为进一步分析气道内流场及各种参数提供参考,降低新产品开发和试验周期。文章利用Fluent软件对二气门汽油机进气道的气流运动进行了三维数值模拟计算和试验分析,结果表明发动机缸内的滚流很弱,在进气门下方形成一个＂混合死角＂,不利于油气的混合,流量系数的模拟值与试验结果较接近。指出CFD技术在发动机气道气体流动的模拟中具有较高精度,可为分析气道内流场的分布及气道的改进提供可靠依据。     

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。     

CFD在汽车空气动力学设计中的应用

计算流体力学（ＣＦＤ）正大量应用于汽车的开发过程中，它的出现将减少传统所需的风洞试验次数。目前，ＣＦＤ可以分析从层流到湍流、定常到非定常、不可压到可压、无粘到有粘的几乎所有的流动现象。为了使得ＣＦＤ前，ＣＦＤ可以分析从层流到湍流、定常到非定常、不可压到可压、无粘到有粘的几乎所有的流动现象。为了使得ＣＦＤ更好地应用于交互设计过程中，目前最大的挑战是提高ＣＦＤ模拟复杂流动现象以及复杂杂何形体的能力和模     

桥梁基础局部冲刷CFD模拟的研究进展

局部冲刷是涉水桥梁失效的主要原因之一。合理的桥梁基础局部冲刷估计，对保证桥梁基础的设计、施工和维护具有重要意义。基于CFD开展桥梁基础局部冲刷研究具有现场观测和水槽试验不具备的诸多优点。首先阐述了桥梁基础局部冲刷CFD模拟的控制方程、湍流模型和泥沙输运模型，以及报导的主要CFD模拟软件；介绍了国内外研究进展，总结了现有研究存在的不足，分析了其中的原因，探讨了局部冲刷CFD研究的发展方向。分析表明，现有CFD局部冲刷研究存在流动Re数过小、未考虑来流湍流特性或来流湍流特性估计不足、湍流模型对流动的非定常特性捕捉不足，以及采用经验性的定常流泥沙输运模型等问题，使得局部冲刷坑形态和最大深度估计与试验不符。一种有望解决上述问题的途径是采用大涡模拟数值求解欧拉-欧拉两相流方程，通过求解流体相和泥沙相的质量和动量方程，采用合适的泥沙相和流体相的压格子封闭模型，并合理模拟泥沙相内相互作用和泥沙相与流体相的相互作用，通过组合壁函数实现高效数值求解，以获得桥梁基础局部冲刷的合理估计，从而推动局部冲刷CFD模拟向大尺度模型和高流动Re数发展。     

基于CAE技术的内啮合转子式机油泵油腔设计

当内啮合转子式机油泵内外转子采用标准件情况下,其油腔的结构将极大地影响着泵的性能。给出某转子泵油腔的设计过程:首先计算出泵体(盖)上呈对称月牙状的理论进、出油槽的位置,然后为提高泵的容积效率及降低轴功率,运用CAE技术分析并改进泵油腔设计,即运用泵类专用仿真软件PumpLinx对泵内部流场进行计算流体动力学(CFD)数值模拟分析;应用ABAQUS等分析软件对泵壳体的变形和密封性进行有限元强度分析,最后进行泵样机台架设计试验验证。比较发现:CFD仿真模拟得到的虚拟泵各项参数与泵样机台架试验的相关结果基本吻合;泵壳体的有限元强度分析符合其台架极限试验结果。由此可见,CAE技术为机油泵开发提供了现代化的研究方法和技术支持。     

超大型城市供水泵站前池导流措施的流场及水力模型研究

该文针对多种约束性条件下的大型泵站前池流态,通过建立紊流不可压缩流体的速度场模型及多方案的水力模型,运用有限体积法计算并分析了增设导流锥、导流墩对前池及吸水池流场的改善情况。数值模拟的计算结果表明,增加导流锥后,喇叭口下方水泵进水偏流角一般均小于4°,对改善进泵偏流效果显著;事故工况时,单侧吸水池的水泵平均流量偏差比由26.89%降低至13.26%,吸水管附近水流比较平顺、均匀。水力模型试验表明,泵站前池的八字形导流墩方案可有效地消除存在的大范围回流区和斜向流,并通过调整配水孔口的分流比加强导流作用;导流墩整流方案配水渠至前池末端最大水位落差为0.020m,满足设计方所提出的水力设计要求。     

基于CFD技术的暖风芯体结构设计与优化分析

某在研改款商用车空调箱暖风芯体单体换热性能较差,根据对标件初步优化后发现其换热性能更差,因此进行CFD定性仿真分析。通过流体分析研究发现基础模型芯体内部各扁管流量分配不均,初步优化后扁管流量分配更加不均匀,极大地降低了其换热性能,与试验反馈结果一致。根据流场仿真结果对其水室结构逐步优化,使得扁管流量分配比例的标准差值各工况下均提升了44%以上且芯体内流阻降低了约一倍。最终通过试验验证,单芯体的换热性能提高了3%-8%,满足了设计要求。     

微粒捕集器微元管内流场的CFD分析

壁流式陶瓷微粒捕集器是柴油机上一种有效的过滤微粒措施,根据其结构对称性和内部流动数学模型．分别建立边长为2．4mm、2．0mm、1．6mm的相邻微元管的三维模型．研究其静压力分布、速度分布、炭颗粒浓度分布规律,结果表明2．4mm边长的模型效果最好,仿真计算的结果能反映过滤体内部流动规律。CFD数值模拟方法能缩短周期,便于改变模型参数,是研究颗粒捕集器流场的有效方法。     

液力减速器内流场的CFD数值模拟研究

用CFD数值模拟技术对液力减速器内部流场进行研究,得到了不同工况下液力减速器内流场的压力和速度分布特性与制动力矩的大小,并对结果进行处理和分析.模拟结果与试验数据的对比表明,流场计算是准确的.     

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。     

4G15D缸内直喷发动机油气分离模拟分析及试验验证

某4G15D缸内直喷发动机由于在缸盖罩位置布置高压油泵,导致气缸盖罩油气分离部分空间被占用,需要重新设计该款缸内直喷发动机油气分离结构型式。使用CFD仿真分析软件对发动机油气分离器内气液两相流场进行了数值模拟,分析了3种不同结构(改进前后)迷宫式油气分离器的流动分布、压力损失,采用离散模型模拟油滴粒子喷射,假定油滴粒子与壁面碰撞后即被捕捉,进而得出不同直径油滴的油气分离效率,根据仿真分析结果选择最优化设计方案;设计了一种简单而有效的试验方法对油气分离器分离效率间接进行验证。结果表明,采用CFD软件模拟计算方法能够计算出油气分离器油气分离效率,获得的结果反映了流动本质。在模拟分析过程中,油滴直径设定在1～15μm范围内时,根据所需要的油气分离效率优化设计油气分离结构,满足了最终产品要求。同时,在计算分析准确的前提下,提出了相应试验验证方法。