GT-Power 进排气系统设计
基于GT-Power软件的BL1.6L发动机排气噪声优化研究
【 ｓ ａｔ ． Ｌ ｅｇｎ ｅｅ ｐ ｄ ｂ ｒｌ ｎｅ Ａ ｔ Ｇｏ ｐ ｉ ｍ ｄｌ ｎ ａ ｂａ ｄ ｉ ｈ ｏｐｉｇ Ａｂｔ ｃ】Ａ １ ｎｉｅ ｄｖｌ ｅ ｙ Ｂｉｉ ｃ ｕｏ ｒｕ ｓ ｏ ｅ ｄ ａ ｄ ｃｌ ｒｔ ，ｗｔ ｔｅ ｃｕ ｌ ｒ ６ ｏ ｌａ ｅ ｉ ｅ ｈ ｎ
模 型 进 行 耦 合计 算 得 到 了该 发 动 机 排 气 系 统 的尾 管 噪声 ． 进 行 了该 排 气 系 统 的优 化 改 进 对优 化 后 排 气 系 统 进 行 并 的实 车 测 试 及 发 动 机 台架 试 验 结 果 表 明 ． 气 系 统 尾 管 噪 声 的 Ａ计 权 总声 压 级 满 足 了 目标 要 求 ： 速 为 １２ ０ ｍｉ 排 转 ０ ｄ ｎ 时 的 ２阶 噪 声 和 转速 为 １ ０ ｍ ｎ时 的 ４阶 噪声 均 得 到 了 很 大 程 度 的改 善 ０／ｉ ４ ｒ
ｒ ｓ ｈ ｎ ｉａ ｅ ｔ ａ ｏａ ｅ ｇ ｔｄ ｓ ｕ ｄ ｐ ｅ ｓ ｒ ｅ ｅ ｏ ｔ ｒｏ ｅ ｔ ｉ ｉ ｅ ｎ ｉ ｅｓ ｔ ｒ ｅ ｅ ｕ ｒ ｍｅ ｔ ｔ ｅ ２ ｅ ｕ ｓｉ ｄ ｃ ｔ ｈ ｔ ｔｌｗ ｉ ｈ ｅ ｏ ｎ ｒ ｓｕ ｅ ｌ ｖ ｌ ｆＡ ｍｅｅ ｆｔ ａｌ ｐ ｏｓ ｍｅ ｔ ａｇ ｔｒ ｑ ｉ ｔ ｈ ｐ ｅ ｅ ｎ； ｈ － ｏ ｄ ｒ ｏｓ ｔｓ ｅ ｄ ｏ ０ ｍｉ ｎ － ｒ ｅ ｏｓ ｔｓ ｅ ｄ ｏ ４ ０ｒｍｉ ｒ ｍｐ ｏ ｅ ｏ ｓｄ ｒ ｂｙ ｒ ｅ ｉ ａ ｐ ｅ ｆ１２ ０ ｒ ｎ ａ ｄ ４ ｏ ｄ ｒｎ ｉｅ ａ ｐ ｅ ｆ１ ０ ｎ ｅ ／ ／ ｎ ａ ｅ ｉ ｒ ｖ ｄ ｃ ｎ ｉ ｅａ ｌ ．
GT-POWER培训教程
CD-adapco JAPAN Co.,LTD
主要适用的发动机类型
GT-SUITE·CAE 解决方案
火花塞点火式发动机（SI）。 压燃式发动机（DI）。 二冲程/四冲程发动机。 单缸、多缸发动机。 直列、V型发动机。 各种结构的增压系统：
涡轮增压 机械增压 多级增压 相继涡轮增压（STC）
还可以实现：
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模型的分类标准
GT-SUITE·CAE 解决方案
在GT-POWER数据库的每一大类中，模型根据如下规则主要分为四类： Component：基本模型。用于描述物理、化学现象的基本模型。 Compound：复合模型。由Component和Connection等组成的模型封 装。GT-POWER将一些常见的复杂结构表示为一个模型，如发动机 机体、车体等，节省了用户的建模时间。 Connection：连接模型。在GT-SUITE中规定——任何Component和 Compound之间都需要由Connection 连接。 Reference：参考模型。主要是计算模型和内置数据，如燃烧模型、 材料的特性数据等。 还有另外几个小类：Control/Analysis、Sensor/Actuator等。
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主要的应用范围(2/2)
GT-SUITE·CAE 解决方案
内燃机瞬态工作过程：
气缸部件的热分析 排气歧管的温度变化 瞬态空燃比 增压器的响应 进排气的噪声 谐振器与消音器的设计 进排气及消音器的压力损失
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软件的操作方法
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仿真计算的运行
基于GT-Power仿真的2
基于GT-Power仿真的2.0L汽油机动力性能分析与优化在汽车工业中，动力性能一直是一个重要的指标。
在这篇文章中，我们将使用GT-Power仿真软件来分析和优化一个2.0升汽油发动机的动力性能。
首先，让我们看一下这个2.0升汽油发动机的基本参数。
这个发动机的气缸数为4，气缸直径为86毫米，活塞行程为86毫米，压缩比为11.5:1，最大功率输出为132千瓦/6,500转/分钟，峰值扭矩为245牛·米/4,000转/分钟。
通过GT-Power软件的模拟分析，我们可以得到发动机在不同转数下的输出功率和扭矩。
其中，从曲线上可以看出，该发动机的最大功率输出点在6,500转/分钟，最大扭矩输出点在4,000转/分钟。
此外，我们还可以通过GT-Power软件进行优化，以改进发动机的动力性能。
我们可以调整气门正时、燃油喷射时间和点火提前角等参数。
通过对这些参数的调整，我们可以使发动机在更广的转速范围内产生更大的功率和扭矩输出。
例如，我们可以将气门正时延迟10度，燃油喷射时间提前5度，点火提前角提前3度等等。
在进行优化后，我们可以看到发动机的最大功率输出已经从132千瓦提高到了138千瓦，最大扭矩也从245牛·米提高到了252牛·米。
此外，在转速低于4,000转/分钟时，汽车的动力性能有了显著的提升。
综上所述，通过GT-Power仿真软件对2.0升汽油发动机的动力性能进行分析和优化，可以大大提高发动机的输出功率和扭矩，从而提高汽车的加速和行驶性能。
这对汽车工业的发展和普及都具有积极意义。
除了对发动机的基本参数进行优化外，GT-Power软件还可以通过虚拟曲轴轨迹、进气道、排气道等的调整，进一步改进发动机的动力性能。
其中，改变曲轴的轨迹可以改变气缸内压力和容积，从而改变发动机的效率。
在GT-Power软件中，我们可以根据需要调整气缸内的最大容积，从而影响气缸的压缩比和燃烧效率。
预测曲轴轨迹的变化可以使发动机在不同的负载和转速下提供更多的扭矩和动力。
基于gt-power 的排气消声器数值仿真设计
国内外研究表明，排气噪声是发动机的主要噪声源之一，消声器是降低发动机排气噪声的重要部件，其性能好坏直接影响发动机的噪声大小和功率损耗。
本文主要叙述如何运用GT-POWER 对的排气消声器数值进行仿真设计。
1 消声器的主要评价指标 （1）传递损失：112210log w w w TLL L w ==−即消声器进口处的入射声功率级和出口处的透射声功率级之差。
（2）插入损失IL ：定义为安装消声器前后在某固定测点处测得的计数声级或总声压值之差。
由于插入损失便于现场测量，非常实用。
在测量未安装消声器的排气噪声时应在排气管口加装一段与消声器等长的空管，以保证在安装消声器前后测点不变。
（3）功率损失比： 121100%NNe Ne R Ne −=×内燃机在标定工况下不安装消声器时的功率与安装消声器时的功率之差和不安装消声器时功率的百分比。
2 某型原消声器结构分析图1 原消声器结构如图1所示，采用单腔加两段穿孔管、一块穿孔隔板结构，容积比为3.2，扩张比为8.3。
从结构上分析，原件的设计存在以下不合理的地方： （1）容积小，空间利用不足。
容积比、扩张比都较小，而消声量很大程度上取决于这两个参数。
（2）采用穿孔管和穿孔板结构：穿孔声学元件的降噪量主要与穿孔率、小孔孔径有关。
穿孔率越小、孔径越小，消声量越大。
但穿孔率过小、气流的流动阻力损失则越大，功率损失亦大，经济性能变差。
因此，要提高消声量必须减小孔径， 要降低排气阻力又必须增大通流截面系数，该消声器这两项难以同时满足，我们认为在这种情况下采用小孔喷注结构是不理想的。
3 新消声器的设计 传统的消声器设计法存在着不足：实验周期长，人力物力消耗严重但仍不能取得好的效果，不能适应企业开发周期最小化的需要。
随着计算机软件技术的发展，发动机性能仿真技术也得到了快速发展并逐渐成熟。
GT-POWER 就是其中优秀的仿真软件之一，它的使用大大缩短了产品的开发周期，提高了企业的竞争力。
发动机的GT_POWER模拟和试验验证分析
第24卷第1期 黑 龙 江 工 程 学 院 学 报(自然科学版) Vol.24№.12010年3月 Journal of Heilongjiang Instit ute of Technology Mar.,2010发动机的GT 2POW ER 模拟和试验验证分析朱荣福,王 强,张 鹏(黑龙江工程学院汽车与交通工程学院,黑龙江哈尔滨150050)摘 要:发动机工作过程仿真已经成为发动机开发设计和改进工作的一个重要手段和环节。
然而,对于发动机仿真研究而言,仿真模型的准确性至关重要。
以4C K 发动机结构参数为基础,运用一维动力学软件GT 2POWER 建立发动机燃烧工作过程模型。
通过发动机台架试验获取的外特性功率、油耗及最大扭矩功工况缸内压力数据和GT 2POWER 仿真计算结果的对比,验证发动机仿真模型的有效性。
关键词:发动机;模拟;验证中图分类号:T K411.7 文献标识码:A 文章编号:167124679(2010)0120013203R esearch on GT 2POWER simulation and experimentalvalidation of engineZHU Rong 2f u ,WAN G Qiang ,ZHAN G Peng(College of Automobile and Traffic Engineering ,Heilongjiang Institute of Technology ,Harbin 150050,China )Abstract :The simulation of engine working process has been one of t he most important means and link in t he design and improvement of engine.However ,for engine simulation st udies ,t he accuracy of simulation model is essential.Based on t he st ruct ure parameters of 4C K engine ,a working process of t he engine was built wit h one dimensional dynamic software GT 2power in t his paring t he data of engine power ,f uel consumption and cylinder pressure for outer characteristics t hrough engine experiment to t he simula 2tion result s t hrough GT 2POWER to verify t he validity of simulation model of t he engine and prepare for f urt her st udy.K ey w ords :engine ;simulation ;validation收稿日期:2009206203作者简介:朱荣福(1981-),男,助教,硕士,研究方向:汽车节能与环保. 发动机工作过程仿真已经成为发动机开发设计和改进工作的一个重要手段和环节。
基于GT—Power的增压柴油机进排气系统参数敏感性分析
配过程所考虑 的因素过多 ，导致工作量十分巨大 ， 所 以需要建立各参数与整机性 能指标 的联系 。为 此 ，在整机性能仿真模型的基础上进行进排气系统 特征参数 的敏感性分析 ，以通过较少参数 的调整 、 较小结构的变动实珊 陛能优化 的目的，进而缩短设 计周期 ，降低设计成本 。
来 稿 日期 ：２０１３—０７—２１ 基 金 项 目 ：国 家 ８６３计 划 项 目（２０１２ＡＡ１１１７０９） 作者简介 ：王 尚学（１９８１－），男，工 学硕士 ，副研 究 员，主要 研究方向为发动机 总体性 能。
柴 油机设 计 与制 造 Ｄｅｓｉｇｎ＆Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ｏｆＤｉｅｓｅｌ Ｅｎｇｉｎｅ
２０１４年 第 １期 第 ２０卷 （总பைடு நூலகம்第 １４６期 ）
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－０６１４．２０１４．０１．００４
基 于 ＧＴ—Ｐｏｗｅｒ的增压柴 油机进排气 系统 参 数敏感性 分析
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＧＴ－Ｐｏｗｅｒ，ｉｎｔａｋｅ ａｎｄ ｅｘｈａｕｓｔ ｓｙｓｔｅｍ ，ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ
１ 前言 进排 气 系统是 发 动机 的主要 系 统之 一 。 由于发
动机 的进排气系统所包括的特征参数太多 ，而且各 参数对整机性能的影响程度不同 ，再加上各参数之 间的交互作用 ，使得增 压柴油机进排气 系统 的设 计、改进和优化过程 ，以及进排气系统与整机 的匹
凸轮 转 角 。 针 对 上述 增 压 柴 油机 进 排 气 系统 的 ｌ５个 特 征
参数 ，设置各参数 的变化范围 （见表 ２）；其 中特 征参数 的变化区间是根据实际整机性能 目标 的优化 要 求确 定 的 】。
GT—POWER在内燃机设计中的应用
GT—POWER在内燃机设计中的应用作者：张杰来源：《电脑知识与技术》2013年第25期摘要：在计算机技术发展越来成熟的今天，利用计算机辅助工程人员进行设计能大大提高工程人员的工作效率，该文主要对GT-POWER在内燃机设计方面的应用进行介绍。
在GT-Power中建立了一台涡轮增压发动机的仿真模型，并对仿真模型进行了校验，以对进气岐管的优化和不同压缩比对发动机性能的影响为例进行了简单探索。
关键词： GT-POWER；内燃机；仿真；应用中图分类号： TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）25-5780-03传统的内燃机研究模式，主要是根据设计的图纸制造原型机，在试验台上进行不同机构参数的分析，根据实验结果进行对比改进，不断的实验才能得到用于生产的机型。
但这种传统的实验方法要耗费大量的人力、物力、财力资源，而且周期长，已经不能满足现代经济与科技快速发展的需要。
近几十年，主要随着计算机技术的发展，流体力学，化学反应动力学及相关的学科完善，采用计算机数值模拟的方法解决内燃机工程技术上的相关问题已经是大势所趋[1]。
在内燃机的研究与开发应用过程中，计算机数值模拟仿真技术已成为十分重要而且非常实用的辅助手段，国内外的各大厂商及科研机构都在加大这方面的研究和开发。
现在的内燃机的研究方法主要是实验法与计算机数值模拟法两种结合。
实验法是利用相关的实验技术在试验机上进行研究，是理论研究的前提和基础，而仿真却是减小实验范围和预测实验结果的最好工具。
GT-POWER是内燃机工作过程模拟计算软件，是一款由美国Gamma Technologies公司开发的具有内燃机工业标准的模拟仿真工具，市场占有率最高，被世界上大多数发动机和汽车制造厂家及供应商使用。
该软件采用有限体积法进行流体的计算，计算步长自动可调，有强大的辅助建模前处理工具，自带有优化设计功能，能进行直接优化设计[2]。
在发动机开发过程中，利用GT-POWER软件可以进行以下几个方面的仿真计算和优化设计：1）发动机的性能计算，包括经济性、动力性及相关的污染物排放，在特定的设计目标下，进行多种参数优化设计。
GT-Power 进排气系统设计
摘要采用目前最新发展的商用发动机一维模拟软件GT—Power建立了EQ491电喷发动机工作过程计算模型，并对软件的模拟精度和可靠性进行验证，在此基础上对EQ491电喷发动机的进排气系统进行了优化计算。
计算结果可以用来指导EQ491发动机的改型设计。
关键词：电喷发动机进排气系统工作过程数值模拟优化计算计算流体力学EQ491发动机是东风汽车集团从德国福特公司引进的化油器式发动机，主要用于轻型载货(客)车。
为了满足我国将于2000年实施的新的排放法规，采用电控燃油喷射(EFI)加三效催化器(TWC)已势在必行。
为保证化油器式发动机改电喷机型后不但排放水平要达标，而且动力性和经济性也要有一定程度的提高，根据国外经验，必须重新设计原发动机的进排气系统。
过去的经验设计法是一种试凑法，设计周期长，消耗大，难以得出最佳设计方案，无法满足现代内燃机设计要求。
近年来，随着计算机技术的发展，计算流体力学(CFD)软件在发动机工作过程的研究中得到广范应用［1］，大大缩短了发动机的研究开发周期。
本文采用的GT—Power 是一个基于Window操作系统的适合分析各种发动机性能的CFD软件［2］，它以一维流体动力学为基础，用有限体积法进行数值计算，充分考虑了因可燃混合气的组份不同导致其热力学性质的差异，而且能用于研究一些进排气系统结构因素(如分歧、合流和弯曲等部分)对流动的影响；此外它应用数学优化方法进行参数寻优，使得对发动机进行不需要人为经验控制的优化设计成为可能。
本文利用该软件对EQ491电喷发动机的进排气系统结构参数进行了匹配优化计算，以期从理论上指导发动机的改型设计。
1模型的建立GT—Power采用模块结构建立发动机工作过程计算模型。
发动机的元件(如气缸、空滤器、催化器、管接头和管道等)模块用方形图框表示，而元件之间必须用圆形图框的连接件连接。
发动机的所有结构参数和特性参数在相应的元件模块和连接件模块中定义，连接件可以有具体的物理定义(如气阀连接件和喷嘴连接件等)，也可以只具有象征意义(如发动机与气缸连接件、管道之间的连接件等)。
基于GT-Power和CFD的某发动机消声器结构优化与分析
散化后的消声器模型与发动机在GT-power 进行耦合，耦合后模型如图2所示。
图2发动机与消声器耦合仿真模型2消声器结构参数优化2.1原消声器性能分析发动机原消声器第一腔室长102mm ，第二腔室2300rpm 137kW 图1GT-Power 发动机模型进气门气缸喷油器排气门进口环境曲轴箱出口环境。
故选取该发动机在2000rpm 时，测试其原模并进一步将原消声器导入Fluent 中，分析其内部流场情况，结果如图4所示。
（b ）内部流场（a ）插入损失图4原消声器插入损失及内部流场由图4可知，虽然消声器整体消声量在23dB 以上，但在300-800Hz 范围内的消声量小，效果不佳。
从内部流场可知，消声器进出口流速较大，中间腔室流速较小，气流的速度呈现逐渐变小的趋势，会造成相应的压力损失。
第一、二腔室存在的涡流和回流，也是造成压力损失的主要原因。
2.2消声器性能优化2.2.1扩张腔长度扩张腔的改变，可以使沿管道传播的部分声波发生反射并与源声波干涉相消，达到消声的目的。
其传递损失特性主要受扩张比m 和扩张腔长度L 的影响，首先以扩张比m 和扩张腔长度L 为变量，分析其对消声量的影响。
扩张腔长度和进气管直径参数如表2所示。
不同扩张腔长度下的消声器的传递损失曲线如图5所示。
扩张腔长度L （mm ）102150200250扩张比m 21.6242424表2扩张强长度及扩张比图5扩张腔长度对传递损失的影响由图5可知，改变扩张腔长度和扩张比，消声器消声中心位置会随之移动，消峰值也会有所改变。
对发动机原消声器，当消声器扩张腔长度为150mm ，扩张比为24时，消声器的消声量最大。
2.2.2扩张腔个数保持消声器结构参数不变，进一步改变扩张腔个数来验证扩张腔个数的影响。
图6（a ）为气体由进气管进入中间的扩张腔，再由内插管进入第二个扩张腔；图6（b ）为消声器腔体内再增加一个隔板，消声器内有两个内插管的三个扩张腔结构。
GT-Power工作指南
GT-Power工作指南上海交通大学汽车工程研究院发动机所年月日GT-Power工作指南编写：校对：审核：批准：目录1.软件简介................................................................................................. - 1 -2.数据收集................................................................................................. - 1 -2.1发动机结构数据........................................................................... - 2 -2.2发动机试验数据........................................................................... - 4 -3.四缸汽油发动机模型的建立................................................................. - 4 -3.1单缸汽油机的建立....................................................................... - 6 -3.1.1进气环境（Inlet Environment）........................................... - 6 -3.1.2进气支管（intake runner）................................................... - 7 -3.1.3进气道（Intake Port） .......................................................... - 9 -3.1.4进排气门（Intake Exhaust Valves）................................... - 10 -3.1.5气缸（Cylinder）................................................................ - 12 -3.1.6喷油器（Fuel Injector） ..................................................... - 16 -3.1.7排气道与排气支管（Exhaust Port and Runner）.............. - 17 -3.1.8出口环境（Outlet Environment） ...................................... - 19 -3.1.9发动机曲轴箱（Engine Crank Train） .............................. - 20 -3.2扩展为四缸汽油机模型............................................................. - 23 -3.2.1进气系统的建立.................................................................. - 25 -3.2.2排气系统.............................................................................. - 31 -4.模型的运算与结果显示....................................................................... - 32 -5.模型的校准........................................................................................... - 34 -5.1匹配进气歧管压力..................................................................... - 34 -5.2校准容积效率............................................................................. - 34 -5.3背压的校准................................................................................. - 35 -5.4匹配气缸压力............................................................................. - 35 -5.5排气温度的匹配......................................................................... - 35 -5.6校准由倒拖获得的FMEP ......................................................... - 35 -6.发动机性能的优化............................................................................... - 37 -6.1OPTIMIZER的使用...................................................................... - 37 -6.2DOE的使用................................................................................... - 40 -1.软件简介GT-SUITE系列软件是由美国Gamma Technology公司开发的一款完整的、自成体系的开发平台，涵盖了发动机本体、驱动系统、热管理系统、燃油供给系统、曲轴机构、配气机构、空调系统等车辆各个子系统。
MF_GTPower案例集锦
Intake Runner Length (INTRUN)
50% Burn Point (TH50)
100 mm -10o
400 mm 30o
Step Size 5o 5o
10 mm 2o
在GT-Power里面定义参数
All parameters are defined into [ ]
优化设计方法
line = infile.readline() if not line:
break if find(line, keyword) <> -1:
line = infile.readline() s = line.split() f.append(float(s[1])) infile.close() outfile=open(outfile_name,'w') for i in range(len(f)): print f[i] outfile.write("%s\n" % f[i]) outfile.close()
Objectives:
NOX Fuel Consumption
Minimize Minimize
modeFRONTIER工作流
Pareto前沿
NOX
Fuel Consumption
变量与目标关系矩阵
• EXHCAM与目标MinBSFC成反比关系，而与MinNOX成正比关系 • TH50与目标MinBSFC成正比关系，而与MinNOX成反比关系 • INTCAM, INTRUNLENGTH 与目标MinBSFC成反比关系，因此是进一步优化的
Exhaust valve timing [°]
100 150
7 Ilash
GT-POWER在发动机研发中的应用
GT-POWER在发动机研发中的应用作者：文章来源：阿尔特（中国）汽车技术有限公司点击数：29更新时间：2010-07-02新的发动机机型的开发过程及改型设计中，如何实现提高性能、缩短开发周期、降低开发成本和技术风险是研发单位关注的重点。
2009年，荣获一汽大众优秀供应商的阿尔特（中国）汽车技术有限公司已经成功地利用GT-POWER软件对发动机概念机和改型机进行了可行性分析与优化设计。
阿尔特（中国）汽车技术有限公司主要从事与整车、动力总成设计开发和生产试制相关的业务，是一家多元化、国际化的大型专业汽车技术公司。
目前，阿尔特（中国）汽车技术有限公司已经具备项目企划、总体布置、造型设计、油泥模型和虚拟设计、白车身及内外饰、发动机及动力底盘、电器、样展车制造及试验、逆向工程和CAE 分析等全面的汽车设计开发实力。
从成立至今，阿尔特（中国）汽车技术有限公司已经为国内外众多汽车主机厂、大型汽车零部厂商完成了大量的设计项目。
本文主要介绍阿尔特（中国）汽车技术有限公司利用GT-POWER软件对于发动机概念机或改型机进行可行性分析与优化设计的过程。
GT-POWER开发过程在发动机开发过程中，利用GT-POWER软件可以进行以下几个方面的仿真计算和优化设计：1.发动机的性能计算，包括经济性、动力性及相关的污染物排放，在特定的设计目标下，进行多种参数优化设计。
2.发动机电控系统的标定与设计优化。
3.发动机进、排气系统的噪音计算与分析，以及相关消声元件的优化设计。
4.不同技术方案的对比、选择及优化，在实际的生产条件下，选择最经济的方案，满足性能与成本的综合性指标。
5.发动机的热负荷的计算，可以为有限元分析软件提供热边界条件。
6.对发动机排气污染物的后处理进行设计与控制优化。
分析算例1.边界条件设定在使用GT-POWER进行发动机的仿真计算时，需要输入特定的参数。
输入参数可以分为以下两大类：结构参数和场边界参数（含流场、温度场）。
gtpower排气声学仿真发展趋势
gtpower排气声学仿真发展趋势GTPower排气声学仿真是一种用于模拟和分析发动机排气系统声学特性的工具。
随着汽车工业的发展和对车辆噪音控制要求的提高，排气声学仿真成为了一个重要的研究方向。
本文将探讨GTPower排气声学仿真的发展趋势。
随着科技的不断进步，GTPower排气声学仿真的计算能力将会得到进一步提升。
在过去，由于计算能力的限制，声学仿真往往只能模拟简化的排气系统，无法考虑复杂的现实情况。
然而，随着计算机性能的提升，仿真软件将能够处理更复杂的排气系统，提供更准确的结果。
随着对车辆噪音控制要求的不断增加，GTPower排气声学仿真将越来越多地应用于噪音优化设计。
通过仿真分析排气系统的声学特性，可以确定噪音产生的主要来源，并采取相应措施进行优化。
这将帮助汽车制造商设计出更低噪音的排气系统，提高乘坐舒适度。
第三，随着可持续发展的要求不断增加，GTPower排气声学仿真将更多地关注排放控制。
通过仿真分析排气系统的特性，可以确定排放产生的主要原因，并提出改进方案。
这将有助于减少有害气体的排放，提高环境友好型。
随着电动汽车的兴起，GTPower排气声学仿真也将面临新的挑战和机遇。
电动汽车不再使用传统的内燃机，而是采用电动机驱动。
因此，排气声学仿真需要针对电动汽车的排气系统进行新的研究和分析，以确保其运行安全和效率。
GTPower排气声学仿真将越来越多地与其他领域的仿真工具进行集成。
例如，与流体力学仿真工具结合，可以模拟气体在排气系统中的流动情况；与结构力学仿真工具结合，可以模拟排气系统的振动和噪声传导。
这种仿真工具的集成将为排气声学仿真提供更多的信息，提高仿真结果的准确性和全面性。
GTPower排气声学仿真将在计算能力提升、噪音优化、排放控制、电动汽车和多领域集成等方面得到进一步发展。
这将为汽车工业提供更有效的设计和优化方案，促进汽车的可持续发展。
GT-Power工作指南
GT-Power工作指南上海交通大学汽车工程研究院发动机所年月日GT-Power工作指南编写：校对：审核：批准：目录1.软件简介................................................................................................. - 1 -2.数据收集................................................................................................. - 1 -2.1发动机结构数据........................................................................... - 2 -2.2发动机试验数据........................................................................... - 4 -3.四缸汽油发动机模型的建立................................................................. - 4 -3.1单缸汽油机的建立....................................................................... - 6 -3.1.1进气环境（Inlet Environment）........................................... - 6 -3.1.2进气支管（intake runner）................................................... - 7 -3.1.3进气道（Intake Port） .......................................................... - 9 -3.1.4进排气门（Intake Exhaust Valves）................................... - 10 -3.1.5气缸（Cylinder）................................................................ - 12 -3.1.6喷油器（Fuel Injector） ..................................................... - 16 -3.1.7排气道与排气支管（Exhaust Port and Runner）.............. - 17 -3.1.8出口环境（Outlet Environment） ...................................... - 19 -3.1.9发动机曲轴箱（Engine Crank Train） .............................. - 20 -3.2扩展为四缸汽油机模型............................................................. - 23 -3.2.1进气系统的建立.................................................................. - 25 -3.2.2排气系统.............................................................................. - 31 -4.模型的运算与结果显示....................................................................... - 32 -5.模型的校准........................................................................................... - 34 -5.1匹配进气歧管压力..................................................................... - 34 -5.2校准容积效率............................................................................. - 34 -5.3背压的校准................................................................................. - 35 -5.4匹配气缸压力............................................................................. - 35 -5.5排气温度的匹配......................................................................... - 35 -5.6校准由倒拖获得的FMEP ......................................................... - 35 -6.发动机性能的优化............................................................................... - 37 -6.1OPTIMIZER的使用...................................................................... - 37 -6.2DOE的使用................................................................................... - 40 -1.软件简介GT-SUITE系列软件是由美国Gamma Technology公司开发的一款完整的、自成体系的开发平台，涵盖了发动机本体、驱动系统、热管理系统、燃油供给系统、曲轴机构、配气机构、空调系统等车辆各个子系统。
GT-POWER使用手册
GT-POWER使用手册大连交通大学交通运输学院机车教研室2006.12.1GT-POWER 增压柴油机建模要领针对机车用增压柴油机展开了以下工作： 1. 整机模型的建立； 2. 增压器模型的建立； 3. 中冷器模型的建立； 因此，本文将围绕上述工作详细说明，使使用者能够较快的可以建立起增压柴油机的模型，并能够改变结构参数分析对柴油机的性能影响，以及简单预测柴油机的主要排放物NOx 和Soot 。
为了便于研究和计算，以机车用柴油机16V240ZJB 为算例进行研究，建立模型，并进行计算分析。
完成了以下内容：(1) 建立增压整机模型。
其中包括气缸模型，喷油器模型，进排气管模型，曲轴箱模型；增压器模型，中冷器模型；(2) 进行标定工况下的计算：缸内压力、温度，以及燃烧消耗率等的计算分析；进行管路压力等的计算分析；进行进排气门的流量；升程计算分析；进行涡轮压气机与柴油机的匹配计算；喷油器的压力，喷油量的模拟仿真；中冷器的计算与仿真；(3) 进行调试，得出结果。
将结果与实验数据进行对比分析；并改进完善；(4) 得出结果正确，并在此工作的基础上，又做了大量工作，分析结构参数对柴油机性能的影响。
如改变压缩比，配气相位，喷油提前角等；(5) 在原有机车上，增加废气再循环，分析废气再循环对性能的影响；(6) 在原有工作的基础上，又进行了排放预测的尝试。
进行机车柴油机主要排放物NOX 和Soot 的预测分析。
第一章 理论基础1. 1缸内工作过程基本方程在这里，我们使用GT-POWER 软件中的零维燃烧模型韦伯函数，它有一系列的假设，用来计算放热率。
它由三条韦伯函数曲线叠加而成，并非常见的双韦伯函数。
① 能量守恒方程ijj jdU dW dQ hdm =++⋅∑∑ (1.1)式中， U --系统内能W --作用在活塞上的机械功i Q --通过系统边界交换的热量 j h --比焓j j h dm ⋅--质量j dm 带入或带出系统的能量 ② 质量守恒方程：s e Bdm dm dm dm d d d d ϕϕϕϕ=++ (1.2) 式中，m 表示系统内工质质量，s m 表示流入气缸的空气质量，e m 表示流出气缸的废气质量，B m 表示喷入气缸内的瞬时燃料质量。
GT-POWER7.0中文教程
2009.11.2 CDAJ-China 技术部引言引言 本手册以Tutorial为蓝本，简单模型为范例，重点讲述了GT-POWER 建模的具体操作。
具体内容分为五部份：绪论第一章单缸汽油机模式第二章单缸柴油机模式第三章四缸汽油机模式第四章后处理详细模型及其它诸多功能未载入本手册，敬请参阅随机文档Tutorial 和Example 。
2009 11.2 绪论绪论 对于GT-SUITE软件来说，它们处于同一个操作平台和同一个后处理器，所以对于它们的操作和后处理是相同的。
操作平台称之为：GT-ISE，对于不同的软件模块来说，它们的操作环境与下图相差不大： 对于不同的GT模块，上图左边的数据库文件有差异。
导航图主要用于当模型过大时，便于显示不同区域。
模型管理器中所有的组成是建模必须的模板。
建模区域用来定义不同零件之间的联接关系。
数据库导航图模型管理模型区域第一章第一章单缸汽油机模拟单缸汽油机模拟 本章主要讲述GT-POWER中简单模型的建模、静态分析和后处理显示。
输入参数的具体含义请参照GT-POWER的用户手册和在线帮助。
1.1 启动GT-ISE : 鼠标双击GT-ISE 图标，或者 启动菜单 1.2 创建新模型 1.2.1 鼠标选择FILE/NEW, 或者鼠标单击图标第一章第一章单缸汽油机模拟单缸汽油机模拟 1.2.2 按右图选择导入空模板· 1.2.3 将模型另存为POWERtut1.gtm 1.3 加载模板 1.3.1 调出模板库。
选择Window/Tile with template library 或者鼠标单击图标第一章第一章单缸汽油机模拟单缸汽油机模拟 1.3.2 加载模板鼠标拖动，或复制粘贴，加载右图所示模板 1.4 定义对象 1.4.1 进口环境 双击上图右边的 EndEnvironment模板， 输入右图所示的主页面参数点击可进入在线帮助第一章第一章单缸汽油机模拟单缸汽油机模拟 注：对于每个部件通过上述方式获得在线帮助，可以得到每个参数的意义说明。
基于GT-Power的某汽油机低速性能提研究
87科技资讯 S CI EN CE & T EC HNO LO GY I NF OR MA TI ON 工 业 技 术该汽油机为上汽通用五菱汽车股份有限公司生产的直列4缸发动机,为适应配套车辆的要求,需进一步提升发动机的低速扭矩性能。
作为其第二代产品,以便装车,不能在整体结构上有大的改动,允许应用一些新的技术以降低油耗,提升低速段的扭矩。
在优化过程中,首先通过试验测量原机性能、测取标定仿真模型所需的汽缸压力、歧管压力等数据。
然后应用GT-Power软件建立发动机的仿真模型,针对该汽油机的进气歧管长度、凸轮轴型线、可变气门正时、进气道结构等参数进行调整与优化,分析各种参数对发动机性能的影响,提出优化方案,最后通过试验验证方案的有效性。
1 发动机仿真模型的建立和验证原机有待性能优化的主要参数如下:缸径×行程:68.5mm ×67.5m m 总排量:0.995L 压缩比:9.8∶1标定功率/扭矩:47.5kw /86N·m 标定转速:5600r/min 1.1进、排气管建模进气系统是影响发动机性能的关键因素,汽油机动力性能主要取决于进气量,而进气量的多少与进气管形状有密切的关系。
由于发动机设计初期就考虑进气管形状对进气谐振的影响,通常进气管三维空间结构比较复杂,用简单的一维手动划分网格方法难以精确表达其结构。
因此应用GT-POWER软件的Discretizer功能,把进气管三维ST L模型自动转化为计算需要的一维管路模型。
如图1所示。
排气为传统的4-1的连接方式,即从4个排气道出来的废弃直接进入排气歧管总管。
建模如图2所示。
1.2进排气道建模进、排气道几何形状复杂,且几何形状对流体流动影响较大,用一维计算方法难以得到精确结果。
因此G T -P O W E R 软件采用流量系数(Flow-Coefficients)综合评价气道、气门对流体流动的影响。
确定流量系数主要采用稳流气道试验方法。
GT-POWER进气系统噪声分析
应用GT-POWER进行发动机进气系统噪声仿真Noise Simulation of Engine Intake Systemby GT-POWER张小燕（长安汽车工程研究院 重庆 401120）摘要：本文以进气系统的设计为例，介绍了用GT-POWER计算进气系统的模拟过程和进气系统的设计方法和过程，验证了几种主要的消声结构对进气系统噪声的影响，说明了GT-POWER 软件在进气系统开发中发挥的主要作用。
关键词： 进气系统 设计 噪声 GT-POWERAbstract：the paper introduced the intake system simulation and design by GT-POWER, verified the effect of some anechoic structure and showed the main function of GT-POWER in intake system development.Key words： Intake system design noise GT-POWER1、前言发动机的进气系统的主要功能除了为发动机提供充足的，干净的空气外，还要有很好的降噪作用。
进气系统是汽车最主要的噪声源之一，进气口的噪声是影响整车通过噪声的一项重要的因素，所以进气系统的降噪设计也是非常重要的。
进气系统的噪声降低与进气系统的压力损失两者之间是一对矛盾。
如果进气管道截面积越大，空气流通就越顺畅，压力损失越小，发动机功率就越大，但同时进气口噪声也就越高。
在设计中就必须平衡这对矛盾。
本文研究项目是在发动机现有的进气系统基础上进行设计改进，将发动机进气口的噪声控制在目标值之内。
本文应用发动机热力学计算分析软件GT-POWER建立发动机热力学和声学分析模型，计算出发动机进气口的噪声总压值。
通过不断的增加消声结构，逐步降低进气口的噪声，直到满足控制目标。
2、进气系统消声设计步骤1)首先不采用任何消声措施，只用一根管道与发动机相连接，分析进气口噪声变化，将结果与目标噪声比较，得到所需要的消声曲线。
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摘要采用目前最新发展的商用发动机一维模拟软件GT—Power建立了EQ491电喷发动机工作过程计算模型，并对软件的模拟精度和可靠性进行验证，在此基础上对EQ491电喷发动机的进排气系统进行了优化计算。
计算结果可以用来指导EQ491发动机的改型设计。
关键词：电喷发动机进排气系统工作过程数值模拟优化计算计算流体力学
EQ491发动机是东风汽车集团从德国福特公司引进的化油器式发动机，主要用于轻型载货(客)车。
为了满足我国将于2000年实施的新的排放法规，采用电控燃油喷射(EFI)加三效催化器(TWC)已势在必行。
为保证化油器式发动机改电喷机型后不但排放水平要达标，而且动力性和经济性也要有一定程度的提高，根据国外经验，必须重新设计原发动机的进排气系统。
过去的经验设计法是一种试凑法，设计周期长，消耗大，难以得出最佳设计方案，无法满足现代内燃机设计要求。
近年来，随着计算机技术的发展，计算流体力学(CFD)软件在发动机工作过程的研究中得到广范应用［1］，大大缩短了发动机的研究开发周期。
本文采用的GT—Power 是一个基于Window操作系统的适合分析各种发动机性能的CFD软件［2］，它以一维流体动力学为基础，用有限体积法进行数值计算，充分考虑了因可燃混合气的组份不同导致其热力学性质的差异，而且能用于研究一些进排气系统结构因素(如分歧、合流和弯曲等部分)对流动的影响；此外它应用数学优化方法进行参数寻优，使得对发动机进行不需要人为经验控制的优化设计成为可能。
本文利用该软件对EQ491电喷发动机的进排气系统结构参数进行了匹配优化计算，以期从理论上指导发动机的改型设计。
1模型的建立
GT—Power采用模块结构建立发动机工作过程计算模型。
发动机的元件(如气缸、空滤器、催化器、管接头和管道等)模块用方形图框表示，而元件之间必须用圆形图框的连接件连接。
发动机的所有结构参数和特性参数在相应的元件模块和连接件模块中定义，连接件可以有具体的物理定义(如气阀连接件和喷嘴连接件等)，也可以只具有象征意义(如发动机与气缸连接件、管道之间的连接件等)。
图1为EQ491电喷发动机整个进排气系统的计算模块。
它主要由气缸、进气和排气系统3大部分组成。
模块参数详细的定义和选择可参考有关文献［2，3］。
这里仅对电喷发动机进排气系统的建模进行简要说明。
图1EQ491电喷发动机进排气系统计算模块结构
电喷发动机进气系统主要由空气滤清器(cleaner)、喉口(throttle)、稳压谐振腔(inman
1～4)和进气歧管(inr1～4)等模块组成。
因为软件中没有现成的空气滤清器模型，所以需要利用其它模块来构造。
这里把空气滤清器当作一个管道处理，管道的当量长度根据实际空气滤清器的阻力确定。
为了计算进气歧管长度对发动机性能的影响，在inr1～4模块中将进气歧管长度设定为可变参数。
排气系统主要由歧管(exp2-3、exp1-4)、总管(takedown)和催化器(catal)等模块组成。
目前，汽车上安装的催化器载体几乎都是陶瓷蜂窝载体，它由许多大小相等的小通道组成，因此蜂窝载体可以定义为多管道模型，而载体两端的过渡管接头可以由流动分叉(fsplit1～2)元件来定义。
为了计算排气歧管长度对发动机性能的影响，在exp1-4和exp2-3模块中将排气歧管长度定义为可变参数；为了研究催化器位置对发动机性能的影响，在takedown模块中将排气总管的长度定义为可变参数。
2模型的验证
为了评价所建模型的计算精度和可靠性，将模拟结果与试验结果进行了对比。
试验数据是在原化油器进气系统改为多点喷射进气系统的基础上，按发动机外特性工况运行得到的。
图2为扭矩、功率和燃油消耗率的计算结果与试验结果的对比。
图2扭矩、功率和燃油消耗率的计算结果与试验结果对比
从图中可以看出，计算结果与试验值误差不超过12%，大多数工况下的误差都在5%以下；模拟结果与试验结果吻合良好，两者变化规律基本一致，说明软件具有较高的计算精度和可靠性，可以用来对发动机进行变参数优化计算。
3匹配优化计算
3.1进气系统的优化计算
电喷发动机进气系统结构参数中对发动机充气效率影响最大的是进气歧管长度。
本文主要针对进气歧管长度进行了优化计算，计算时设其它参数与原EQ491发动机的相同。
选择典型工况为5500r/min(标定转速)、3500r/min(最大扭矩转速)和3000r/min(监控点转速)。
图3为发动机外特性扭矩和燃油消耗率随进气歧管长度的变化情况。
图中竖线表示发动机原结构参数尺寸(下同)。
在低速工况下，随进气歧管长度的变化，燃油消耗率变化不明显，而扭矩变化比较明显，尤其是
3 000r/min工况时的扭矩，在歧管长度大于420 mm时有很大提高。
兼顾发动机不同工况下的有效扭矩和燃油消耗率，进气歧管长度设计为580 mm比较合适。
图3扭矩和燃油消耗率随进气歧管长度的变化情况
3.2 排气系统的优化计算
排气系统对发动机性能的影响主要是通过压力波对扫气干扰而产生的，其影响程度随排气歧管长度变化而不同。
本文对排气歧管长度进行了优化计算，计算时其它参数都设定为原EQ491发动机的结构参数。
图4为外特性扭矩和燃油消耗率随排气歧管长度的变化。
图4扭矩和燃油消耗率随排气歧管长度的变化
由图可知，排气歧管长度对燃油消耗率影响不大，但对外特性扭矩特别是对低速扭矩的影响比较明显。
在500mm～700mm范围内，5500r/min和3500r/min时的扭矩变化不大；而3000r/min 的扭矩随排气歧管的增长而提高，最大可提高15%以上。
由500mm开始，随排气歧管的缩短，3500r/min时的扭矩几乎呈线性地减小，缩短至160mm时，扭矩减小了15%以上。
EQ491发动机现在排气歧管长度为540mm，若进一步增加其长度，对外特性的标定转速和最大扭矩转速时的性能影响不大，而3000r/min时的扭矩在本设计中并不追求：若进一步缩短其长度，则最大扭矩转速时的动力性下降。
因而现有排气歧管长度是合适的。
如要求发动机在各工况下都具有比较满意的性能，则必须对其排气系统进行重新设计。
3.3催化器及安装位置的影响
催化器的流动特性及其安装位置对发动机动力性和经济性有较大的影响，其安装位置对催化器的起燃性和转化率也有影响。
这里仅从动力经济性方面研究催化器及其安装位置对发动机的影响。
3.3.1催化器的影响
图5为有无催化器时发动机性能的对比。
由计算结果可以看出，在加了催化器之后发动机标
定工况和最大扭矩工况时的扭矩分别下降了3.2 %和3.8 %。
其它工况点甚至有超过10 %的，燃油消耗率也略有上升。
由此说明，单是加装催化器而不对排气系统作匹配优化，发动机性能会有较大损失。
但在3000 r/min时，发动机动力性反而有所提高。
从压力波的分析可知，这是因为3 000 r/min工况下未装催化器的进排气系统有扫气干扰，加了催化器后排气系统的压力波发生了平移，导致排气压力波在进排气重叠角期间是波谷，对发动机扫气很有利，因而扭矩增大。
图5有无催化器的扭矩和燃油消耗率的对比
3.3.2催化器安装位置的影响
催化器是安装在排气总管之后，总管长度变化反映了催化器的安装位置变化。
总管长度愈长，催化器离发动机愈远。
图6为发动机扭矩和燃油消耗率随排气总管长度的变化。
图6扭矩和燃油消耗率随排气总管长度的变化
从计算结果可以看出，在491发动机目前的设计方案中，催化器位置对发动机动力性和燃油经济性的影响不大，只有在3 000 r/min排气总管长为1400 mm左右时扭矩下降很多。
说明排气总管长为1400 mm左右时催化器失去了扫气干扰的作用，所以催化器应安装在总管长小于700 mm或大于2200 mm位置，在此基础上再考虑对催化器起燃特性和转化率的影响。
4结论
4.1本文用GT—Power建立了EQ491电喷发动机工作过程数值模拟模型，并对所建立的模型进行了验证。
计算值与试验值吻合良好，模拟结果与试验结果变化规律基本一致，模拟误差在工程允许范围内，可以用来对发动机进行变参数优化设计。
4.2优化计算表明，电喷发动机的进排气系统对发动机的动力经济性有很大影响。
进排气系统与发动机的匹配优化是电喷发动机设计过程中非常重要的一环。
4.3可以根据不同的使用设计要求，从优化计算得到的数据中对EQ491发动机结构参数进行选择。
通过对进排气系统的优化设计可以消除该发动机在3 000 r/min工况下的扫气干扰，提高该工况下的扭矩和功率。