某发动机进气歧管CFD分析

发动机舱进气系统的CFD分析及设计研究

室，进气管路的长度需要进行合理控制。同时对于连接发动机进气歧管的管性、可靠性及环保性。据统计表明，发动机的早期磨损、烟大、油耗高、无力等故
量，避免因发动机运行而导致管路脱落。良好的布置走向能够减小进气管路的流动阻力，有利于充足的空气进入发动机，提升发动机性能。发动
发动机舱进气系统的ＣＦＤ分析及设计研究
林海白金刚（上海汽车集团股份有限公司技术中心，上海２０１８０４）
【摘要】介绍了车辆进气系统在发动机舱的布置要求及性能要求。基于某国产车辆进气系统的研发，
结合流体力学方法，讨论了进气系统的设计过程，同时分析比较进气系统的优化方案，对进气系统的设计优化进
空滤额定流量越大，则进气系统性能越优异，有利
于提高发动机性能。同时整车进气系统设计的合
理性，对整车排放、振动噪声和性能可靠性也有直
区域的要求。
１．１管路防水防尘
接影响。在整车设计中，进气系统的设计既要考虑各种布置要求，如进气管口离地高度、管路走向
ｔｅｎ．ｒ
【关键词】进气系统
发动机
汽车流场分析
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７－４５５４．２０１５．０９．０３

25.汽油机进气歧管CFD分析与改进

汽油机进气歧管CFD分析与改进CFD Analysis and Improvement of Intake Manifoldfor a Gasoline Engine汪源利王伟民蔡志强（东风汽车公司技术中心湖北武汉 430056）摘要：本文对某款汽油机的进气歧管进行稳流试验，利用CDAJ公司的STAR-CCM+软件建立进气歧管分析模型，以试验数据来标定流动模型，同时对改进后的进气歧管的流动特性进行CFD分析，分别计算出两种进气歧管的最大不均匀度。

结果表明改进后的不均匀度得到一定的降低，更有利于提高发动机进气和燃烧的质量。

关键词：汽油机进气歧管数值模拟 STAR-CCM+Abstract：The steady flow test was applied in the intake manifold of gasoline engine in this paper. The analysis model of intake manifold was made by STAR-CCM+, and then was calibrated by the test data. At the same time, some CFD simulation of the improved intake manifold had been done in order to study its flow characteristic, max unevenness of the two models were also calculated. Results showed that the improved model was better than old model, and it was more conducive to raising the quality of engine intake and combustion. Keywords：gasoline engine; intake manifold; numerical simulation; STAR-CCM+1前言在轿车用汽油机上，进气歧管是进气系统最重要的部件，其进气的不均匀性将直接影响到各缸空气与燃油的混合程度，从而影响燃烧过程的组织，使各缸的燃烧过程产生差异，最终影响到整机性能。

CFD在进气歧管优化设计中的应用

CFD在进气歧管优化设计中的应用本文以江淮汽车某型三缸汽油机进气歧管为研究背景,用数值模拟的方法研究了该进气歧管的进气性能,分析了歧管的压力损失和进气均匀性,并与以前的计算模型进行对比.本文以江淮汽车某型三缸汽油机进气歧管为研究背景，用数值模拟的方法研究了该进气歧管的进气性能，分析了歧管的压力损失和进气均匀性，并与以前的计算模型进行对比。

结果表明，优化后的进气歧管在压力损失和进气均匀性方面均得到了明显的改善，提高了该歧管的进气性能。

发动机进气歧管的性能高低影响着发动机的运行效果。

本文针对江淮汽车某三缸发动机及其歧管在设计过程中出现的问题进行优化分析，根据分析结果提出整改方案，对整改方案进行分析。

数值模型1.三维模型与网格划分优化前和优化后的歧管模型如图1、图2所示。

从图1中可以清楚看到在歧管1出口下方有一凸出区域（圈中部位），此部位就是一缸优化设计中增加的凸台区。

原设计方案中在歧管三缸处设计一凸台（见图2），优化方案为取消该凸台，在一缸歧管入口处增加导流凸台。

本次计算应用STAR-CD计算软件，为保证计算的准确性，此计算中网格尺寸为1mm，优化前后网格总数均为35万左右。

2.计算仿真进气歧管内流场的计算分析主要包含两方面的内容：稳态计算，评价歧管各通道的流通能力；瞬态计算，评价一个循环过程中歧管各通道的进气均匀性。

流体流动要受物理守恒定律（包括质量守恒定律、动量守恒定律以及能量守恒定律）的控制，控制方程就是这些守恒定律的数学描述。

而进行模拟计算，实际上就是求解控制方程的过程：质量守恒方程（也称连续性方程）：动量守恒方程：能量守恒方程：3.边界条件本文采用稳态计算和瞬态计算两种方法对进气歧管进行分析。

稳态计算主要分析歧管的流通性能，稳态计算整改前后均进行3个case计算，在每个case中分别将歧管的一个出口定义为出口边界，其余进口定义为壁面，计算中进口速度取一个循环的平均值30?m/s；瞬态计算主要分析歧管的进气均匀性。

某缸内直喷发动机进气歧管CFD模拟分析

之外．电喷系统主要传感器和执行器均安装在进气歧管上，致进气歧管结构复杂和高成本。算机模拟可以降低开发成本，中用三导计文维ＣＤ软件对某缸内直喷发动机进气歧管进行了稳态流动分析，过ＣＤ分析基本可以确定进气歧管结构要求，导实际产品设计。Ｆ通Ｆ指
的进气歧管采用稳态ＣＤ分析完全满足优化设计要求，对于四缸以上发动机需要采用瞬态ＣＤ分析方法更为合适。进气歧管是发Ｆ但Ｆ
动机最关键进气系统部件之一，核心功能是为发动机各缸提供充足均匀的混合气，影响发动机动力性和经济性的关键因素；此其是除
ｓｎｏａｄａｔａｏｆＥＦｙｔｍｒｎｔｌｅｎｔｅｉｔｋｎｆｌ，ｌａｉｇｔｔｃｕａｏｌｘｔｎｏｔＴｅｃｍｐｔｒｓｌｔｏｅｓｒｎｃｕｔｒｏＩｓｓｅａｅｉｓａｌｄｏｈｎａｅｍａｉｄｅｄｎｏｓｒｔｒｌｃｍｐｅｉａｄｃｓ．ｈｏｕｅｉａｉｎｏｕｙｍｕ（ｎｒｄｃｈｅｅｏｍｅｔｃｓ．ｔｉｒｉｌｅｃｉｅｔｅｓａｙｓａｅｆｗａａｙｉｈｃｓｕｅｔＤＣＤｏｔｒｒｓｍｅＧＤＩ：ｅｕｅｔｅｄｖｌｐｎｏｔｈｓａｔｅｄｓｒｂｈｔｄｔｔｏｎｓｓｗｉｈｉｓｄｗｉ３Ｆｓｆａｃｅｌｌｈｗａｅｆｏｏｅｇｎｎａｅｍａｉｌ．ＵｓｇＣＦｔｏａｅｅｍｉｅｔｅｉｔｋｎｆｌｔｃｕｅｐｏｕｔｅｉｎｎｉｅｉｔｋｎｆｄｏｉＤｍｅｈｄｃｎｄｔｒｎｈｎａｅｍａｉｄｓｒｔｒｒｄｃｓ．ｎｏｕｄｇＫｅｗｏｄ：ＣＤ；ｉｔｋｍａｉｌｙｒｓＦｎａｅｎｆｄ；ｌｕｄｔｏｉｉｉｑｙ；ｕｉｒｉｎｆｍｔｏｙ

某轿车发动机进气歧管CFD分析

ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓａｎｄｓｕｇｇｅｓｔｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓｐｏｇｒｒａｍｔｏｅｄｒｕｃｅｔｅｓｔｃｏｓｔｓ，ｓｈｏ￣ｅｎｐｏｄｒｕｃｔｃｙｃｌｅ．
性。
图１进气歧管网格划分
图２压力分布
图３支管２速度迹线
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图４总压损分析
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ｃｃ — ｄ・ｒ４
１２网格划分
图５静压损分析
＋值在３０ — ２００之间，残差小于０．０００１。利用Ｇａｍｂｉｔ进行网格划分，划分时模型心部采用六面体网格近的网格的ｙ２仿真结果的分析而表面采用四面体网格，由于分析的结构为四个简化的进气歧管分２。１仿真的结果管，故控制网格划分的数量在３０万一４０万之间，ｙ＋方向上在进气歧管进气的均匀性采用进气不均匀性的最大进气不均匀３０ — ２００之间，如此可在一定程度上提高分析的准确度。Ｅ越小代表进气越均匀Ｉ，该发动机进气歧管各个支管考虑到壁面会出现边界层的影响，进气歧管的流体流动是可压度Ｅ来评价，．３３和０．２９，故在进气均匀性粘性流动，故在流体域与固体域的交界面上生成边界层网格１４］。为避的均匀性系数的最大和最小偏差为０方面，该发动机满足最大和最小偏差控制在５％的范围内的要求，该免歧管模型在进出口边界面上出现回流情况，在相应的进口和出口进气歧管的各个支管的均匀性系数、流动速度和流量系数都在评价面处分别拉伸２０层左右的网格。标准的范围内，符合评价标准，由于支管２的均匀性系数、流动速度１．３边界条件与工况的设置故对支管２对模型进行有限元分析时边界条件为：人Ｅｌ总压ｌｂａｒ，出口静和流量系数较其他三个支管有较大的变化和不稳定性，压０．９７５ｂａｒ，空气的物理性质设置为可压缩粘性，温度为２０ ℃；压力进行单独的分析。２．２压力分布和速度分布损失计算边界条件为：空气的质量流量为１２１－３，出口静压为发动机进气歧管的进口到出口，空气压力逐渐变小，并且没有２ｂａｒ，计算工况分为四种情况，即其中一个支管打开其余关闭。突变的地方，如图３所示。１．４求解参数的设置图３为进气歧管支管２的空气速度迹线，空气从进气歧管人口分析计算时，假设空气不能被压缩，采用离散格式的插值方式，空气在支管２的稳压腔内形成漩涡，并且过小的转阶隐式格式离散时间项，选择ＳＩＬＭＰＬＥ的耦合算法解决速度与进入支管２后，随后空气流向出口的位置，分析认为过小压力的问题。假设通过进气歧管的空气为理想气体，选择零方程模角导致空气流动不均匀，引起来支管２的均匀性系数、流动速型为计算方程，使用混合壁面函数来描述发动机进气歧管内部各支的转角导致空气流动不均匀，

10_D01长城进气歧管CFD分析_长城王福志

D01柴油发动机横纵置进气歧管CFD对比分析王福志（长城汽车股份有限公司动力事业部，河北省保定市）摘要：本文利用A VL FIRE软件对D01柴油机进气歧管进行CFD稳态分析关键词：压力损失、质量流量、各支管流通均匀性主要软件：A VL FIRE1.前言分别对横置式与纵置式D01柴油机的进气歧管进行稳态CFD对比分析，分析各缸在进气量最大情况下压缩空气在各支管的流通能力，并找出流动损失较大区域，确定压缩空气在此种状况下的压力分布、速度分布，检查各支管进气量是否均匀，进气歧管内是否存在涡流现象，通过计算分析提出改进进气歧管的结构。

2.参数设定入口Total Pressure为2.403bar，出口Static Pressure为2.297bar，采用simple算法校正压力，湍流方程为k-epsilon，残差收敛标准10-4。

3.模型建立a.横置式D01柴油发动机的进气歧管网格节点20.6万，网格数18.9万，网格为六面体网格。

数模及所建网格模型见下图，由于出口采用静压时要求出口处没有回流，所以对体网格进行技术修改。

图1.横置式进气歧管数模图2. 横置式进气歧管网格b.纵置式D01柴油发动机的进气歧管网格节点33.1万，网格数30.9万，网格为六面体网格。

数模及所建模型见下图，由于出口采用静压时要求出口处没有回流，所以对体网格进行技术修改。

图3.纵置式进气歧管数模及纵置式进气歧管网格模型4.计算分析进口采用总压入口，出口采用静压出口，求解动量方程，连续方程及湍流方程。

横置式D01柴油发动机分别在一缸、二缸、三缸和四缸进气量最大情况时求解计算均达到收敛。

纵置式D01柴油发动机分别在一缸、二缸、三缸和四缸进气量最大情况时求解计算均达到收敛。

分析方法：该分析主要是利用AVL FIRE软件对D01柴油机进行稳态计算，分析各支管的流通能力，找出流动损失较大的区域，各缸的进气量是否均匀，因此通过设置边界条件来模拟各个缸进气情况，然后通过对比分析来得出结果。

某型发动机进气歧管改型设计的CFD计算

为了避免由于气缸下底面距离进气门较近而在计算中产生回流，将气缸拉长至 3 倍活塞行程。进行稳态流动计算，当某一气缸进气时，不考虑其它气缸的影响，因此将其它气缸的进气歧管截去。
进行必要的几何体的分割和表面合并。对局部的表面和线划分网格，以实现对网格质量的控制。
各部分网格划分方案为稳压箱前面直段、进气歧管、气缸等部分的端面划分边界层网格和四边形面网格，采用 Cooper 方案划分六面体网格；气门座处网格尺寸最小，以 0.5 mm 的网格尺寸划分面网格，并采用 Cooper 方案划分六面体网格；稳压箱、进气道和燃烧室等部分划分有六面体核心的四面体网格。
气系统以及稳压箱和进气歧管的流动阻力，用无量
纲流量系数评价进气道-进气门的流通能力。
（1）无量纲流体阻力系数
某一管段上流体阻力系数 ζ 定义为该管段上总
压损失 Δpt 与进出口动压平均值之比为
ζ = Δpt
⎛ ρv2 ⎞
；
⎜ ⎝
2
⎟ ⎠m
（2）无量纲流量系数 CF 为
CF
=
ρ
f
M 2Δp
，
ρm
（4）（5）
第1期
牛玲，等：某型发动机进气歧管改型设计的 CFD 计算
127
1.1 计算域及网格划分
在亚音速流动情况下，流动系统内的各个元件相互之间都会产生影响。尽管仅关心进气歧管的流动阻力等因素，但是为了尽可能真实地模拟流动情况，除了进气歧管和稳压箱以外，计算域还包括进气歧管下游的进气道、进气门、燃烧室和气缸以及稳压箱进口前面的一段直段。这样，在一次计算中还可以得到进气道流动阻力系数
图 5 改进的进气系统结构 Fig.5 modified structure of inlet system

进气歧管egr均匀性cfd分析方法研究

Internal Combustion Engine&Parts1概述进气管、EGR管的结构和布局直接影响各缸的燃烧质量以及发动机的各项性能。

多缸发动机上各缸的EGR 率不均匀，导致EGR率高的缸氧气浓度低，排放烟度大，EGR率低的缸不能有效降低最高温度，NO X的形成得不到有效的控制，直接影响到发动机工况稳定性、油耗、排放。

改善发动机各缸EGR分配均匀性，对于满足更为严格的排放法规和获得最佳燃油经济性具有重要的意义。

本文通过仿真计算，分析各缸EGR率分配均匀性受结构因素的影响，为进气系统模型优化提供理论依据。

2分析过程和内容2.1收集数据进气歧管（EGR）三维几何模型的建立，一般情况下，三维几何模型可以用CATIA软件或者CAD软件建立，然后以标准STL文件格式导出表面模型。

然后由台架试验获得或由一维热力学软件计算获得，本例中发动机进气歧管EGR均匀性分析需要的性能参数如图1所示。

其中，初始化条件和壁面区域可以依据进气歧管模型而定。

同时需要新鲜空气入口、废气入口质量流量和静温随曲轴转角的变化关系数据，各个出口质量流量（注意应该在基础上乘-1，改变方向）随曲轴转角的变化关系数据。

需注意给定数据的变化范围应该大于CFD计算需要的曲轴转角范围。

2.2前处理生成网格就是对空间上连续的计算区域进行剖分，把它划分成许多个子区域，并确定每个区域中的节点坐标。

在AVL FIRE中导入表面网格模型，开始对表面网格模型进行计算前的处理，即建立计算的模型，主要步骤有：2.2.1导入面网格2.2.2生成线网格为了准确的生成体网格，在表面形状比较尖锐的地方，需要生成特征边缘线网格。

CFD-WM（FIRE WorkflowManager）提供了自动生成的工具Auto edge。

在生成线网格时，一般选用Closed Edges生成封闭的线网格。

生成线网格之后，可以查看线网格的生成，去除多余的线段或者用Trajectory工具添加某些边界线网格，保存文件（注意在整个前处理过程中，若做了相应的改动，应该立即保存文件）。

基于CAECFD分析的某发动机进气歧管系统性能评估

基于CAE/CFD分析的某发动机进气歧管系统性能评估
进气歧管作为发动机进气系统关键的组件之一,其性能好坏将直接影响整机的燃油经济性、排放特性及动力性,发动机进气歧管系统包含节气门阀体、进气法兰、总进气道及出气弯道,目前对于进气歧管的优化分析问题是各国工程师及学者比较关注的课题,有着重要的研究意义。

本课题以某企业进气歧管研发项目为依托,利用有限元分析方法对发动机进气歧管进行模态分析、爆破压力分析以及CFD分析,并进行相应的试验来验证模拟仿真的可靠性。

首先利用ABAQUS软件生成质量较高的体网格,分别进行模态分析与爆破压力仿真分析,判断出发动机产生共振时的薄弱位置,在结构优化基础上进行模态、爆破、CFD再分析。

利用AVLFIRE与流体FLUENT软件的耦合进行CFD分析,采用粘性模型Realizable
k-epsilon,获取边界层的流体速度分布及总进气压力分布,由分析结果得出边界层的流体最大不均匀性小于5%,总进气压力损失在2.5Kpa范围内,模态分析与爆破压力分析结果表明改进之后的进气歧管第一阶振动频率明显增加,避开共振的频率,同时进气歧管的形变位移减小,试验中爆破应力值小于给定的9bar,进气歧管表面形变面积减小,总体上满足设计要求。

本文通过进气歧管的数值模拟计算与台架试验、爆破压力试验相结合,得出发动机外特性曲线数据和进气歧管模爆破强度,与实验结果对比,试验与计算之间存在一定误差,两者之间的误差率在5%范围内,符合设计要求并验证了数值模拟的准确性,最终改善发动机进气歧管的系统性能,为进气歧管的研发设计和优化改进提供了方向和依据,有效地缩短了产品开发周期与生产成本。

发动机进排气管路

发动机进排气管路
压差阻力CFD仿真分析报告
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一、发动机进排气管路模型及说明
如上图所示，上面两根为做进气歧管，下方为右进气歧管，管路采用3mm后不锈钢管，外径由φ139变径φ254，管路长2227mm，4000mm。

发动机单侧进气量为1289L/s。

中间两根为排气管道，管路采用壁厚3mm不锈钢管，管径φ254mm，长度3800mm，3400mm。

发动机单侧排气量为3050L/s。

二、任务及其说明
1、要求空进气歧管整体管路阻力不超过15in水柱压力（即3.725KPa)，其中空滤进气阻力为8in水柱压力(即1.986KPa)，管道损失为1.94KPa。

2、排气管路（包括消音器）最大排气背压不大于7KPa。

说明：由于左右进气歧管对称，要求也相同，本报告中只对左进气歧管进行仿真分析。

三、模型的边界条件和仿真分析求解器的设定
本次分析的主要目的是对进气、排气系统总成的压降进行分析，考察系统的阻力，如果阻力越大则压降也越大，计算边界条件查阅文献如下：
进气歧管：
入口：速度入口，V=12.73m/s。

出口：压力出口，相对大气压值为0。

排气管道：
入口：速度入口，V=
出口：静压出口，
计算工质：空气。

空气密度：
空气粘度：
仿真模型：采用三维稳态k~ɛ湍流模型。

湍流强度：0.5
湍流粘度比：10。

209 某缸内直喷发动机进气歧管CFD模拟分析_德来特_胡景彦等

某缸内直喷发动机进气歧管CFD模拟分析胡景彦苏圣洪进(宁波市鄞州德来特技术有限公司，浙江宁波315100)摘要：进气歧管控制着发动机各缸的进气，尤其对于多缸发动机，进气控制对发动机各循环变动的影响非常大。

对于四缸以下发动机的进气歧管采用稳态CFD分析完全满足优化设计要求，但对于四缸以上发动机需要采用瞬态CFD分析方法更为合适。

进气歧管是发动机最关键进气系统部件之一,其核心功能是为发动机各缸提供充足均匀的混合气，是影响发动机动力性和经济性的关键因素；除此之外，电喷系统主要传感器和执行器均安装在进气歧管上，导致进气歧管结构复杂和高成本。

计算机模拟可以降低开发成本，本文用三维CFD软件Fire对某缸内直喷发动机进气歧管进行了稳态流动分析,通过CFD分析基本可以确定进气歧管结构要求，指导实际产品设计。

关键词：CFD进气歧管流通性均匀性主要软件：A VL FIRE1. 引言CFD辅助发动机开发设计主要包括三部分[1]:建模、计算和分析。

从图1可以看到，CFD辅助发动机设计从本质上讲，不仅要包括方案设计、参数化(变量化)设计、结构分析和性能分析，更为重要的是建立性能与设计参数之间的定量关系，达到设计方案的优化。

进气歧管设计的突出特点是结构复杂且与发动机性能紧密关联，应充分利用CFD技术辅助开发。

本研究的意义在于能在设计之初通过几何建模、三维参数化(变量化)造型设计，生成多种不同的设计方案，应用CFD计算模拟分析，可以较快地完成从初步设计到模拟计算，以及经分析与改进，然后再进行计算的迭代设计过程，寻找设计的最优解，以提高发动机性能。

本文使用A VL-Fire软件进行CFD分析模拟，不仅得到进气歧管的流通性能和进气均匀性等信息，还能直观的模拟出歧管内流体的流动状态，为最终设计方案的确认提供了理论依据。

图1 CFD辅助设计的系统流程图2.数学模型进气歧管数模见图2所示，从pro/E 中抽取进气歧管的内表面，在A VL Fire 软件里用FAME 工具生成体网格，网格尺寸2.5mm ，总数316763，如图3所示；其中六面体网格315158，四面体网格222，棱柱647，棱椎736。

某发动机进气歧管CFD分析

某发动机进气歧管CFD分析穆芳影;张超;王宏大;王军;雷蕾【摘要】在发动机的开发过程中,需要评估其进气歧管结构是否能够满足进气均匀性的评价标准.利用CFD软件,通过对某发动机进气歧管进行稳态分析,计算得到各缸的质量流量、流量系数及流量系数差异性.结果表明:该发动机进气歧管的流量系数差异性在评价标准范围内,满足进气歧管进气均匀性要求.在发动机进气歧管开发过程中,CFD分析可以大大减少产品开发周期、降低试验和人工成本.【期刊名称】《汽车零部件》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】3页(P50-52)【关键词】进气歧管;进气均匀性;CFD分析【作者】穆芳影;张超;王宏大;王军;雷蕾【作者单位】安徽江淮汽车股份有限公司,安徽合肥230601;安徽江淮汽车股份有限公司,安徽合肥230601;安徽江淮汽车股份有限公司,安徽合肥230601;安徽江淮汽车股份有限公司,安徽合肥230601;安徽江淮汽车股份有限公司,安徽合肥230601【正文语种】中文发动机进气系统的作用是尽可能多和均匀地向各个气缸供应新鲜的空气[1-2]。

进气歧管是发动机进气系统的重要组成部分，其作用是将新鲜的空气分配到各个气缸对应的缸盖进气道[3]。

进气歧管性能的好坏直接影响发动机进气量的大小，进而影响发动机的动力性和经济性[4-5]。

在发动机的设计开发过程中，必须对进气歧管的进气均匀性进行分析，确保其满足一定的评价标准[6]。

文中分析的对象是某发动机的进气歧管。

模拟得到各进气支管出口的质量流量、流量系数及流量系数差异性，并且得到其压力分布图和流动迹线分布图。

根据这些结果评价进气歧管性能的好坏。

CFD分析在发动机进气歧管设计中发挥了越来越大的作用[7-8]。

1.1 数模图1为文中分析的进气歧管结构。

新鲜空气从进气歧管入口进入稳压腔，然后经各进气支管流动到进气歧管出口。

4个气缸对应的进气歧管出口分别为BC_1、BC_2、BC_3、BC_4。

某型进气歧管CFD计算仿真

Ｋｅｒｓｍａｉｌ；ｒｓｕｅｌｓ；ｖｎｅｓｙｗｏｄ：ｎｆｄｐｅｓｒｓｅｅｎｓｏｏ
Ｏ前言
发动机进排气系统的气体流动特性复杂多变，直接影响发动机的充气效率，对发动机的动力性和经济性有着重要的影响。进气歧管是发动机的
能和进气均匀性等信息，还能直观地反应出歧管内流体的流动状态，为歧管的设计和改进提供重要的
理论依据。
１数值模型
１歧管几何模型
１计算仿真．２
作者简介：王宏大（９２一），男，山东青岛人，硕士１８
研究生，主要研究方向为发动机排气系统和冷却润滑系统ＣＤ算。Ｆ计收稿日期：２１ —００１４—２７
ＡｂｔａｔＢｙｕｉｇＳａ－ｓｒｃ：ｓｎｔｒＣＤｏｗａｅｔｅｐｐｒｃｒｉｄｏｔ３ｎｍｅｉａｉｌｔｎｔｎｎａｅｍａｉｌ．ｉｓ，ｔａａｙｅｈｓｆｒ，ｈａｅａｒｅｕＤｕｒｃｌｍｕａｉｏｏｅｉｔｋｎｆｄＦｒｔｉｎｌｚｓｔｅｔｓｏｏｇｎｒｌｅｆｒｎｅｂｓｎｒｓｕｅｄｆｅｅｃｏｒｍＤｔｂｌｙａｃｌｔｎｔｅ，ｔｎｌｚｓｈｉｅｅｔｖｎｅｓｂｔｅｎｅｅａｒｏｍａｃｙｕｉｇｐｅｓｒｉｒｎｅｇｔｏＣＦｓａｉｔｃｌｕａｉ；ｈｎｉａａｙｅｅｄｆｒｎｅｎｓｅｐｆｉｏｔｅｗｅｎｔｒｌｓｉａｅｎｉｅａｄｓｐｒｈｒｅｎｉｅｕｉｇｔｉｋｎｆｍａｉｌｈｏｇｎｔｎａｅｕｎｌｓｓｈｅｕｔｆａｕａｌａｐｒｔｄｅｇｎｎｕｅｃａｇｄｅｇｎｓｎｈｓｉｄｏｎｆｄｔｒｕｈｉｓａｔｎｏｓａａｙｉ．Ｔｅｒｓｌｏｙｏｓｎｍｅｉａａｃｌｔｎｓｏｔａｅｃｒｕａｉｎｏｔｅｉｔｋａｉｏｄｉｎｃ；ｅｉｔｋａｉｏｄｉｓｌｄｏａｕｅｅｇｎｓｅｔｒｕｒｃｌｌｕａｉｈｗｔｉｌｔｆｈａｅｍｎｆｌｉｅｔｎａｅｍｎｆｌｔｌｎｎｔｒｎｉｅｉｔ．ｃｏｈｔｈｃｏｎｓｈｎａｅｂｅ

CFD辅助发动机进气管的研究

统的“ 型进气管，Ｊ７ＱＹ” Ｌ２６Ｅ是Ｌ２６的电喷化机型，Ｊ７采用进气管多点电喷方式取代化油器供油。发动机在电喷化后，多个相关参数发生改变，原进气系统不能满足电喷化后得进气需要，需要
重新设计进气管，以提高进气效率，并便于安装喷油器。
２２谐振腔容积的确定．
图５原进气管的充气效率曲线
谐振腔容积要设计得合适，不能过大，也不能过小。一方
面，如果过大，内压力波动程度下降，振效果减弱，腔谐稳压效
果增强，谐振进气得效果从而会大大降低；另一方面，容积若
过小，则不能满足发动机高速时对进气量的需要。大多数文献设定的谐振腔容积一般为发动机排量的０５．５倍左右。
Ｌ２６Ｅ汽油机的排量为０６４ＬＪ７Ｑ．，故设计其进气管稳压腔容４
《装备制造技术｝００２１年第４期
ＣＦＤ辅助发动机进气管的研究
窦昊，云信，文尚，晖何谢陈
（广西大学机械工程学院，广西南宁５００）３０４
摘要：用逆向工程技术建立了Ｌ２６Ｊ７ＱＥ型汽油机的进气管气道的三维模型，而后由ＣＦＤ软件ＦＵＥＬＮＴ计算该进气流场，结合应并
改进设计，以提高其发动机动力性和经济性等性能。
表１Ｕ２６Ｅ型发动机主要参数７Ｃ
参数
排量（）Ｌ
压缩比
物理量

进气歧管总成CFD计算报告

进气歧管总成CFD计算报告进气歧管压降CFD仿真分析报告编制/日期:校对/日期:审核/日期:批准/日期:汽车工程研究院进气歧管总成压降CFD仿真分析报告一、任务来源1.6 DCVVT发动机进气歧管总成的设计分析。

二、分析目的本仿真对1.6 DCVVT发动机进气歧管总成的压降进行了CFD计算分析，主要考察进气歧管总成的速度流场和压强分布，观测流场是否存在漩涡、滞止和高压区域，如果进气歧管总成的设计出现较大阻力，则压降值一般较大，要求是最终总压压降限制在2kpa以下，越小越好。

三、模型描述仿真计算所用软件:前处理:利用CATIA提取出进气歧管总成的内流表面并运用STAR CCM+流体分析软件生成流体网格。

求解器:STAR CCM+;后处理:STAR CCM+。

1、CAD模型进气歧管总成CAD模型如图1所示，相对应的计算体网格如图2所示，模型有一个谐振腔进口和四个歧管出口，但由于发动机工作过程每次只有一个进气歧管进气而另外三个是相对不进气的，可视为封闭的状态故每一个瞬时只有一个出口。

计算体网格为以多面体网格为主的混合网格，总网格数约110871个，最小单元4mm，对大单元80mm，边界层厚度分两层共0.4mm。

进气歧管出口1谐振腔进口图1 进气歧管总成CAD模型1进气歧管总成压降CFD仿真分析报告图2进气歧管总成体网格2、模型边界条件和仿真分析模型因本次分析的主要目的是对进气歧管总成的压降进行分析，考察进气系统的阻力，如果阻力越大则压降也就越大。

计算边界条件以及CAD模型由曾隆峰工程师提供:进气口(质量流率):0.08889kg/s出口(压力出口，相对大气压力值): 0计算工质:空气 3空气密度:1.18415kg/m空气动力粘度:1.85508E-5 Pa-s,仿真模型:采用三维稳态k-湍流模型湍流强度:0.01湍流粘度比:10.0四、结果分析本仿真任务的主要目的是考察进气歧管总成的内流场和压降情况，下面将对1.6DCVVT的进气歧管总成四个进气歧管分别进行分析。

发动机进气道cfd分析方法

0引言明确定义发动机进气道CFD 分析过程，涉及分析目的及使用软件，进气道CFD 分析流程，分析过程和内容，主要输出，评价准则，用于指导进气道CFD 分析。

1分析目的及使用软件在车用发动机开发过程中，燃烧系统开发一直是发动机设计与研发过程中的重点与难点，其中缸内气体流动直接控制燃油和空气的混合，影响缸内燃烧过程，而合理的进气道的设计能够有效的组织缸内气体运动。

在原有气道CFD 分析基础上提出改进措施，与三维CAD 软件联合，得到最优的气道设计方案，最后再通过样件试制试验进行验证，目前气道CFD 分析软件为AVL-FIRE 。

2进气道CFD 分析流程3分析过程和内容气道CFD 分析过程分三大块：第一、收集数据，第二、前处理，第三、计算和后处理。

3.1收集数据气道三维几何模型的准备：包括两个进气道和燃烧室模型。

通过改变气门间隙描述所需要的各个气门升程。

以某汽油机双进气道的计算模型为例，气道前段的空腔模拟的是气道试验台的稳压箱。

为了保证气流方向与坐标方向保持垂直，有利于收敛，在人为做空腔时最好做成半球，大小为1.5D （D=缸径）。

气缸长度一般取2.5D ，与试验台的设置基本相同。

其中所需发动机相关性能参数（缸径：95mm ；冲程102mm ；气门座圈内径：29.34mm ；气门间隙：0.1mm ；最大气门升程：10mm ；进气门数：2；燃烧室直径：50.5mm ）。

3.2前处理生成网格就是对空间上连续的计算区域进行剖分，把它划分成许多个子区域，并确定每个区域中的节点坐标。

网格划分时，为保证计算精度，需注意生成网格的质量。

在AVL FIRE 中导入表面网格模型，开始对表面网格模型进行计算前的处理，主要步骤如下。

3.2.1导入面网格在CAD 软件中准备三维模型。

根据实际气门升程曲线，一般每隔2mm 气门升程建立一个分析模型，设置CATIA 软件的显示3D 精度为0.01，转化为STL 格式。

在AVL FIRE 软件中导入气道模型STL 格式的面网格，对面网格定义进出口边界面及需要精细化的面。

某型发动机进气歧管改型设计的CFD计算

ｗｅｅｓｅｉｒｔｈｔｒｔｔｅｍａｈｉｅｒｕｐｒｏｔａｐｏｏｙｐｃｎ．ｏｏｆＫｅｒ：ｅｉ；ｎｅｎｆｌ；ｙｗｏｄｓｎｇｎｅｉｌｔｍａｉｏｄＣＦＤ；ｕｅｉａｉａｉｎｎｍｒｃｌｍｕｌｔｏｓ
过比较流体阻力系数、流量系数和空气流量率等参数确定改型设计方案。研究结果表明：弯管处产生的涡流是流动损失的主要因素，在尽量加大进气歧管弯曲半径的同时，将弯管处截面设计成扁圆形状后，并适当增大歧管进口截面积，优化后管内流动阻力和空气流量均优于原型机。研究结论对发动机进气系统的设计具有一定的参考价值。
ｉｄｃｔｔａｒｕｅｃｅｄｐｐｓｈｊｒａｔｒｆｃｉｅｆｗＳ．ｈｒｆｒ．ｅｒｓｃｉｆｎｉａｔｕｂｌｅｉｂｎｉｅｅｈｔｎｎｗａｅｍａｃｏｆｔｇｔｏｌＳＴｅｅｏｅｔｏｓｅｔｎｏｔｏｆａｅｎｈｌＯｈｃｓｏ
第３０卷第１期
、．０ｂ１３Ｎｏ．１
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辽宁工程技术大学学报（自然科学版）
Ｊｕｎｌｆａｎｎｅｈｉａｉｅｓｙ（ｔｒｌｃｅｃｏｒａｏｉｇＴｃｎｃｌｏＬｉＵｎｖｒｉＮａｕａｉｎｅ）ｔＳ
ｔｅｃｅｔｆｗｏ塌ｃｅｔａｄａｒｆｗａｅｅｅｃｅｔａｆａｄｆａｉｎｄｓｎｗａｅｅｍｉｅ．ｈｅｕｔｏ衢ｉｎ，ｌｃｅｉｎｎｉｌｒｔｏ币ｉｎ，ｎｌｏｏｉｍｏｉｃｔｅｉｓｄｔｒｎｄＴｅｒｓｌｉｏｇｓ

26.四气门汽油机进气道CFD仿真分析

四气门汽油机进气道CFD仿真分析CFD Analysis of Air Flow in Intake Portsfor a 4-valve Gasoline Engine叶伊苏蔡志强汪源利王伟民（东风汽车公司技术中心湖北武汉 430056）摘要：本文对某四气门汽油机进气道进行了传统的气道稳流试验，同时运用CFD软件STAR-CCM+对稳流试验台条件下的进气道以及缸内的气体流动情况进行了三维数值模拟，模拟计算得出的流量系数与试验结果吻合的较好，通过数值模拟可以比较准确而直观的了解进气道和缸内流场，为下一步的优化和改进工作提供依据。

关键词：汽油机进气道稳流试验数值模拟Abstract: In this paper, the traditional steady flow test was applied in double intake ports of a 4-valve gasoline engine. The three-dimensional flow field of the port-cylinder system was simulated by STAR-CCM+ by using the same boundary condition as experiment. The flow fields in the intake port and cylinder can be obtained accurately by simulation, which can be used to guide the intake port optimization.Key words: gasoline engine, intake port, steady flow test, numerical simulation1 前言在现代发动机中，进气道的结构以及进气道-气门-燃烧室的匹配是决定混合气形成以及燃烧过程优劣的关键环节之一。

基于CFD的某汽油机排气歧管仿真分析

基于CFD的某汽油机排气歧管仿真分析摘要：小型汽油机的排气歧管通常会直接连接三元催化器等后处理装置，排气歧管出口处气流分布的均匀性会影响后处理装置的利用效率，进而影响后处理的效果。

本文利用CFD方法对某汽油机排气歧管中的内流场进行了模拟分析，重点考虑了歧管出口表面的气流分布均匀性，对产品开发有一定的指导意义。

关键词：排气歧管；均匀性；CFD引言随着环境污染的日趋严重，尤其机动车排放是环境污染的一个重要原因，各国都对汽车排放提出了日益严格的要求。

汽油机排放污染物中主要有HC和CO等，为了降低汽油机排放污染物水平，目前主流汽车厂家和后处理供应商均选用TWC(三元催化器)技术。

TWC是多孔结构，在载体表面涂覆催化物质。

为了降低汽油机的排放，在催化器体积一定的前提下，主要是通过提高三元催化器的转化效率和寿命的措施来达到目标。

在排气系统设计过程中，需要重点关注4个方面的指标。

首先是气体在载体内部的流动均匀性，其次是气体在载体内部的速度中心率。

这两个指标直接影响催化剂的催化效率和寿命。

如果气流在载体内部分布不均匀、中心率差，会导致催化效率低，气流速度高的区域由于排温高易老化，气流速度低的区域催化效率低。

第3个是氧传感器位置，如果氧传感器位置不好，就不能准确检测排气中氧气的含量，其传回ECU的数据就不准，会导致燃烧恶化，排放增加。

第4个是排气系统压力降。

为了提高发动机的性能，需要将排气背压设计得尽可能地小，因此需要对排气系统管路优化。

1模型建立与分析方法1.1CFD模型及网格划分三种方案的后处理系统模型如下图1所示。

由于催化器需采用多孔介质模型模拟，因此使用FIRE软件的Aftertreatment模块划分体网格。

前后主体管路的网格用FIREM软件进行网格划分六面体网格。

三种方案整个模型体网格如图2所示。

考虑到壁面附近的边界层影响，在壁面上生成两层边界层网格。

图1三种方案的数模模型图2三种方案的体网格图1.2边界条件本次分析计算为稳态分析，其中进出口设定为：入口流量473.5kg/h，温度790°C；出口边界条件：静压1bar。

直列六缸发动机进气歧管CFD分析及优化

直列六缸发动机进气歧管CFD分析及优化秦岭;苏小平【摘要】直列六缸发动机广泛使用于前置后驱的汽车中,具有顺畅的动力输出性能,且平衡性突出.进气歧管的气道结构对发动机各缸进气量和整体的进气均匀性有着重要的影响,直接影响发动机在不同工况下的工作性能.利用GT-POWER软件和STAR-CCM+软件对某直列六缸汽油发动机进气歧管的内流场进行了数值模拟,并对该进气歧管的进气不均匀性及压力损失进行了分析,通过CFD仿真计算展现进气歧管气道内部流场分布,得到了在某一工况下各个气道歧管的流速图和压力图,得出其结构上的不足,并对气道结构进行优化,从而降低进气压力损失并且保证了各缸进气均匀性.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2015(000)011【总页数】4页(P211-214)【关键词】直列六缸;进气歧管;CFD;结构优化【作者】秦岭;苏小平【作者单位】南京工业大学机械学院,江苏南京211816;南京工业大学机械学院,江苏南京211816【正文语种】中文【中图分类】TH16;TH122摘.：直列六缸发动机广泛使用于前置后驱的汽车中，具有顺畅的动力输出性能，且平衡性突出。

进气歧管的气道结构对发动机各缸进气量和整体的进气均匀性有着重要的影响，直接影响发动机在不同工况下的工作性能。

利用GTPOWER软件和STAR-CCM+软件对某直列六缸汽油发动机进气歧管的内流场进行了数值模拟，并对该进气歧管的进气不均匀性及压力损失进行了分析，通过CFD仿真计算展现进气歧管气道内部流场分布，得到了在某一工况下各个气道歧管的流速图和压力图，得出其结构上的不足，并对气道结构进行优化，从而降低进气压力损失并且保证了各缸进气均匀性。

多缸发动机进气歧管内的气体流动是非常复杂的三维非等嫡不稳定流动[1]，各歧管之间的影响干扰对多缸发动机的性能影响很大，所以进气系统的结构是否合理对于发动机各缸燃烧的质量以及发动机的各项性能具有重要影响[2]。