融合稳态-瞬态仿真的FSC赛车进气系统设计

Formula Student China(FSC)赛事规则要求赛车发动机的进气系统使用限流阀,为了在规则限制下提高发动机进气效率、优化进气均匀性,提出一种以增加进气量达到改善进气均匀性目的的“设计优化-分析验证”仿真方法。首先,引入文丘里管结构,并结合亥姆霍兹理论初步提高进气量,再分别基于ANSYS和GT-Power的实验设计优化限流阀结构、稳压腔容积和歧管长度,进一步提高发动机进气效率;然后,利用稳态数值分析方法,通过设计进气主管扩散器和歧管喇叭口结构,优化进气均匀性;最后,运用GT-Fluent的一维-三维瞬态分析对FSC赛车的进气系统进气量和进气均匀性进行分析验证。仿真结果表明,本文提出的稳态分析与一维-三维瞬态分析融合的研究方法,可以有效减少计算量,设计流通性和均匀性均能达到要求。