一维热力学仿真助力发动机技术路线制定

通过一维热力学仿真手段,在较短时间内完成多个压缩比,进、排气凸轮轴,集成式排气歧管方案的优化选型,以及三家供应商共18款增压器方案的匹配分析,最终制定出最佳的发动机技术路线。经试验验证,该技术路线能够同时满足发动机外特性及最佳热效率的开发目标。同时,一维热力学仿真为此次发动机技术路线的制定共计节省成本106.24万元人民币,缩短研发周期1536 h。

一维CFD仿真分析在冷却系统设计中的应用

发动机散热性能的好坏直接关系到汽车的寿命。散热效率直接影响汽车的动力性和燃油经济性，发动机温度过高时，使得汽车的动力性和燃油经济性大大降低，若发动机舱温度太高，还可能造成发动机舱的自燃。

电动客车电池包热管理系统CFD一维仿真分析及验证

介绍了Flowmaster软件在客车电池包热管理系统冷却液流量一维仿真分析中的应用。对两款电动客车电池包热管理系统冷却液流量分配进行一维仿真分析,并对冷却液流量均匀性不足的问题进行优化。经过台架试验验证,仿真分析与试验结果的误差在合理范围内,验证了仿真及优化的有效性。

整车热管理的一维与三维耦合仿真

同时建立了三维整车热管理数值模型和发动机及其冷却系统的一维数值模型。发动机舱内流场及其换热特性三维仿真获得的对流换热系数和换热量,可用来在发动机及其冷却系统的一维仿真中算出冷却系各部件的温度;这些又可作为三维仿真的边界条件,去更新发动机舱的热流特性。如此反复迭代直至收敛。这样的一维和三维耦合仿真分析,为样机制造前整车热管理的仿真提供了一种有效的方法。

基于一维/三维耦合仿真的工程机械冷却系统优化设计

本文针对一款设计中的工程机械冷却系统,建立了一维数值模型与三维CFD模型。通过一维/三维耦合计算,研究在散热器模块串联安置并留有间隙的情况下,部分空气绕过前排散热器流动对工程机械冷却系统换热性能造成的影响。将CFD计算结果的风速数据嵌入标准的一维数值模型,对一维仿真计算进行修正。修正后,前排低温油散热器尺寸需要增加约11.3%,经实验验证满足要求。一维/三维耦合仿真使冷却系统热管理仿真计算的精度得到提高,使一维仿真结果更加接近实际情况。

一维+三维——CFD方案最优配置

Mentor Graphics通过收购Flowmaster而进入了CAE和机械分析领域,将原来的同步CFD解决方案进一步延伸,推出了1D-3DCFD解决方案。通过1D与3D的结合,FIoEFD的数据可以完全在Flowmaster中进行重复使用,而无需转换。

摇臂磨损故障的仿真分析与优化

某发动机摇臂因润滑不足而磨损,推测凸轮轴前端轴承的间歇过油结构造成了节流,是故障发生的主要原因。摇臂与过油结构处的机油流量难以直接测量,因此,采用CFD仿真和一维仿真相结合的方法,分析该过油结构对摇臂润滑的影响。首先,采用CFD仿真获得过油结构的局部阻力系数;其次,将局部阻力系数代入润滑系统进行一维仿真,获得关注部位的机油压力和流量;再次,进行发动机台架试验验证仿真结果的有效性;最后,将间歇过油结构改为持续过油结构,改进方案通过了耐久试验。结果表明:采用间歇过油结构时,摇臂在额定点的机油流量仅有0.06 L/min,采用持续过油结构时可以提升32倍,机油流量达到1.95 L/min。润滑系统中应谨慎采用间歇过油结构,如需使用可以借助仿真方法进行设计校核。

某小型直喷天然气单缸发动机喷射时刻的优化模拟研究

传统的天然气直喷发动机为了提高充气效率,常常将喷射过程安排在进气门关闭后进行,这样难以充分利用进气冲程中气缸内的湍动能对天然气进行良好混合。本文针对一台由单缸化油器发动机改造的天然气直喷发动机,使用一维热力学计算优化发动机进气系统,然后通过CFD技术模拟两个典型喷气开始时刻对直喷天然气发动机缸内混合气发展过程与近燃烧时刻工质分布状况的影响,最终提出这一问题的解决方案。

基于耦合方法的小型转子发动机流场及性能研究

通过计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法和热力学方法,耦合研究了小型周向进气转子发动机的流场及性能特征。利用平均雷诺湍流模型,结合动网格,分析小型转子发动机进气及压缩过程中的流动机理,并通过实验进行了验证。此外,搭建热力学仿真模型,与CFD仿真结果进行比较,讨论进气角度、进气压强对流场及发动机性能的影响。研究结果表明,进气惯量及壁面剪切作用是导致燃烧室内涡流持续产生的原因,进气角度对燃烧室内的质量和流量几乎没有影响,但是会影响发动机容积效率和输出功率。随着进气压强的增加,其对质量和流量的影响更加显著。

排气型线对涡轮增压发动机性能影响的仿真研究

设计和匹配最佳的排气型线,可以在一定的转速范围内增加充气量、提高功率、改善转矩特性、降低油耗率和有害物排放。以某4气门增压直喷汽油机为研究对象建立一维仿真模型,针对6个关键工况点,缩小原机的排气型线,研究排气型线对发动机动力性、经济性的影响。仿真结果表明:排气型线的缩小会导致发动机低速和高速性能下降,但适当缩小有利于提升中速性能;当排气型线缩小为原机的97%时,可以在低速和高速性能下降不多的情况下提升中速常用工况的性能表现。

基于深度学习的车载炮驾驶室表面冲击载荷快速预测方法

在车载炮驾驶室拓扑优化设计和刚强度分析计算中,需要明确大量的、不同射击条件下的冲击载荷.如何快速获取驾驶室表面的冲击载荷是车载炮设计中尚未解决的难题之一.本文将深度学习方法引入到驾驶室表面冲击载荷的求解中,基于卷积-多维特征LSTM神经网络,提出了一种驾驶室表面冲击载荷快速预测方法,实现了不同发射条件下驾驶室表面冲击载荷计算,求解速度接近实时级别.算例结果表明,深度学习模型的求解精度与传统CFD仿真精度相当,但求解耗时在毫秒级,大大提高了计算效率,具备离线训练、在线计算的潜力.且当驾驶室形貌特征轻微变化时,本文模型依然适用.本文成果可快速为驾驶室刚强度校核和拓扑优化提供载荷条件,有助于缩短车载炮研发周期,为车载炮系统的数字孪生模型构建奠定了基础.

分层扫气二冲程汽油机的数值模拟

为研究分层扫气发动机的扫气特性和工作机理,建立了分层扫气发动机三维模型,并利用三维CFD仿真软件Fluent在额定转速下分别对有无分层扫气系统的发动机流场进行仿真与分析,计算所需的边界条件通过对发动机进行一维模拟计算得到。结果表明:分层扫气发动机在工作过程中利用纯空气在新鲜混合气和废气之间形成分层,并由纯空气承担一部分扫气损失,使得未燃碳氢化合物的排放减少了15%,提高了发动机的燃油经济性;有无分层扫气发动机扫气效率都是75%,分层扫气系统对发动机扫气效率没有较大影响,研究结果可以为分层扫气发动机的设计提供参考。

矿用自卸车冷却系统导流罩结构对散热特性的影响研究

采用一维-三维耦合仿真的方法,利用FLUENT和GT-Power/Cool软件建立三维矿用自卸车热管理模型和发动机及其冷却系统一维数值模型。在对发动机舱流场、温度场及冷却系统内部温度进行分析的基础上,研究了导流罩结构与冷却效率之间的关系。分析结果表明,相对于传统导流罩,采用U型导流罩的冷却系统冷却能力更强,冷却常数可降低2.33%。