某发动机空滤器的CFD优化设计

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汽车空气滤清器流场特性CFD仿真分析

汽车空气滤清器流场特性CFD仿真分析作者：周强杜建国来源：《硅谷》2013年第14期摘要空气滤清器负责为机械设备提供清洁的空气，如何提高其内部空气流动特性，对于空气滤清器的生产应用有着很重要的作用。

本文对其流场特性进行了分析，以CFD仿真的形式评估了空气滤清器的内部流场特性，为其设计提出建议。

关键词空气滤清器；流场特性；CFD仿真中图分类号：U464 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）14-0026-02空气滤清器是进气系统的重要组成部分，其性能不仅决定了发动机的可靠性和寿命，还对发动机的动力性、经济性和排放性能有着很大的影响，提高滤清器内部气流流动均匀性、减小滤清器的流动阻力是提高滤清器性能的关键。

本文通过CFD仿真方法针对汽车的空气滤清器流场特性进行了分析，并通过仿真分析全面的评估了空气滤清器的内部流场结构，提出了改进方案。

1 空气滤清的几何模型建立本文所述空气滤清器分为入口、出口、出气段、滤芯和进气段组成，其中进气管等效直径为56 mm，和出气管直径为54 mm，滤芯的尺寸为291 mm×175 mm×21 mm。

进气管、出气管和滤清器在CFD中使用四面体网格进行划分，滤芯采用棱柱层网格进行划分。

最终体网格数190万，为方便后续结果分析仅针对空气滤清器分为进气段，滤芯段和出气段3部分进行分析。

2 空气滤清器流场特性数学模型在计算流体力学的时候，遵循质量守恒、能量守恒和动量守恒三大基本定律的原则。

一般来说，通过滤清器中的气流流动属于湍流流动，因此本文采用雷诺平均的NS方程进行求解，相关方程式如下。

质量方程：式中为密度，、、为矢量方向上的速度，、、为矢量方向，为流体动力粘度，为平均速度引起的湍流动能的产生项，、分别为方程的湍流普朗特系数，为涡粘系数。

式中：C1为惯性系数，C2为粘性系数。

边界条件设置：本文使用FLUENT软件进行仿真，计算模型为标准湍流模型，使用SMPISO算法进行计算，程序设定气温为20℃。

汽车空气滤清器的降阻优化设计

车辆工程技术44 车辆技术汽车空气滤清器的降阻优化设计王文慧,梁　垚（长城汽车股份有限公司哈弗技术中心,河北保定 071000）摘　要：随着经济的发展，汽车基本进入了普及状态，而进气噪声是汽车的主要噪声源之一，进气系统设计的首要难题也是进气噪声问题，噪声的产生主要因为空气阻力过大产生的，空气滤清器又是进气系统的主要零部件，其决定了进气系统的基本声学特性，其他各种类型的消声器本质上是空滤的补充，因此对空气滤清器的声学特性进行优化是减小进气阻力降低噪声比较方便和有效的方法。

降低空气滤清器阻力的普遍方法是在其前后进气管道上连接谐振腔，但因受到机舱零件布置的影响，往往没有空间布置谐振腔。

因此，在发动机机舱空间有限的情况下，通过改变空气滤清器本身的结构来提高其降阻能力显得尤为重要。

本文基于某车空气滤清器的结构设计来说明如何通过优化空滤结构来提升降阻能力减少噪声。

关键词：空气滤清器；声学特性；降阻消声；消声元件；结构优化0　前言空气滤清器是进气系统的核心零部件，其决定了进气系统的基本声学特性。

通过在空气滤清器本体上添加赫姆霍兹谐振腔等消声原件来优化空滤结构降低进气系统噪声，并通过试验证明优化前后进气噪声得到明显改善。

1　进气系统的噪声问题1.1　进气噪声源进气噪声是由进气门周期性开闭产生的压力波动所形成的，它主要包括三部分：①进气门开启时活塞做变速运动所引起的进气脉动噪声；②进气门关闭时进气管道中的空气柱共振噪声；③气流经过进气门环隙时产生的涡流噪声。

1.2　进气系统消声单元进气系统消声单元通常包括扩张消声器和旁支消声器。

空气滤清器的主体除了过滤空气外，还起到扩张消声的功能；旁支消声器包括赫姆霍兹谐振腔、插入式消声器、1/4波长管和穿孔式消声器。

2　空气滤清器降噪设计要求进气噪声与消声容积有关，消声容积一般指空滤器和谐振腔的容积之和。

一般来说，消声容积越大越好。

对空滤器壳体来说，其容积越大，消声量就越大，可以调节的频带也就越宽。

基于CFD的汽车发动机舱热管理及优化

基于CFD的汽车发动机舱热管理及优化谢暴;陶其铭【摘要】为了研究汽车发动机舱热管理，设计出与整车开发流程相匹配的发动机舱热管理工作的模拟分析流程。

基于“计算流体力学”CFD软件中的STAR-CCM+，分析了某车型发动机舱的冷流场，提出其前端进气格栅的优化方案。

该优化方案使流经散热器与冷凝器的风量分别提升7.0%和9.6%。

获得了优化的发动机舱的温度分布云图及热平衡温度。

针对风险部件进行舱内热害仿真分析，得到目标监测点温度满足许用温度要求。

水温试验模拟仿真分析中的整车热平衡，仿真精度≥85%，舱内热害仿真精度≥95%。

结果表明：应用该流程具有较高的计算效率和可靠性。

%A simulation analysis process of nacel e thermal management was designed to investigate the thermal management in cabin of a developing automobile considering lfow match. An optimization scheme of the front air intake gril e was made by the nacel e cold lfow ifeld analysis to a model automobile based on the STAR-CCM+of the CFD (Computational Fluid Dynamics) software. The optimal scheme increased air volume by 7.0%for radiator and by 9.6%for condenser. The thermal equilibrium temperatures and the temperature distributions in the cloud for the optimal scheme were obtained to analyze the thermal pol ution in an automobile cabin. The target temperature for risk parts was obtained by cabin thermal damage simulation to monitor the satisfy requirement of al owable temperature. The thermal equilibrium simulation results for an automobile were veriifed by water experiments with an accuracy of 85%or higher. The cabin thermal damage has an accuracy of 95%or more.Therefore, the design process has a high computing efifciency and a high reliability.【期刊名称】《汽车安全与节能学报》【年(卷),期】2016(007)001【总页数】8页(P115-122)【关键词】汽车发动机舱;热害;热管理;CFD软件;冷流场;热平衡【作者】谢暴;陶其铭【作者单位】安徽职业技术学院机械工程系，合肥230011，中国;江淮汽车股份有限公司，合肥230022，中国【正文语种】中文【中图分类】TH123Dynamics); cold flow field; heat balance现代汽车采用的低车身、小型化的流线型设计趋向[1]，使得发动机舱内空间狭小、零部件安放位置紧凑；而增压+缸内喷、分层燃烧、双离合变速器(dual clutch transmission，DCT）等众多新技术在汽车上的应用，也使机舱内附件增多且产生较大的工作热量；从而易形成过热的发动机舱环境[2]。

基于CFD技术的空气自动化净化器滤芯的优化设计

基于CFD 技术的空气自动化净化器滤芯的优化设计Optimization design of filter element of automaticair purifier based on CFD technology黄劲松，骆桂芳，宋瑞仙，唐朋HUANG Jin-song, LUO Gui-fang, SONG Rui-xian, TANG Peng（湖北工业大学，武汉 430070）摘要：静电吸附方式会使污染物滞留在滤网上，导致污染物或气体净化效率较低，为了提高净化效果，提出了基于CFD技术的空气自动化净化器滤芯的优化设计。

根据净化器滤芯结构示意图，在清洁、净化和电路三个方面进行优化设计。

在清洁模块中增加静电发生器实现灰尘及滤芯部分灰尘的快速吸附，设置顶盖防止飞尘外溢的作用。

添加超声雾化片，方便水流收集。

在紫外灯管串联一个计时器，防止清洁超时现象发生。

构建CFD模拟分析模型，利用Pro/E软件划分气流通道网格。

模拟速度场，确定流道附近流体流速，并设计净化流程。

由实验结果可知，该滤芯净化污染物或气体效率较高，能够保证室内装修污染物或气体的及时净化。

关键词：CFD技术；空气自动化净化器；滤芯；速度场中图分类号：TQ320.66 文献标识码：A 文章编号：1009-0134(2021)03-0160-04收稿日期：2019-09-08作者简介：黄劲松（1967 -），男，湖北武汉人，副教授，硕士，研究方向为工业设计。

0 引言伴随着自然环境污染的加剧，大气污染问题也越来越受到人们的关注，尤其在我国，部分城市由于季风的影响，冬季空气污染非常严重。

今天的社会，有别于现在的室外空气污染，80%的人都待在室内，室内空气污染来源很多，空气污染的程度远远超过室外空气污染。

甲醛是装修房屋的主要污染物，广泛应用于各类胶粘剂、人造板、油漆、涂料等行业。

人长期吸入含有这些污染物的气体，就会引起各种慢性呼吸道和神经系统疾病。

基于CFD技术的管道过滤器内部流场模拟及其结构优化设计

基于CFD技术的管道过滤器内部流场模拟及其结构优化设计巴鹏;房元灿;谭效武【摘要】采用计算流体动力学(简称CFD)方法对XYZ-100稀油站所使用的2FXG-32型过滤器内流场进行模拟分析,并根据模拟结果对过滤器结构进行优化.结果表明,经过结构优化后的过滤器减小了漩涡、死水区等水流状况,减少了能量损失;增大了有效过滤面积,提高了过滤效率;优化后过滤器结构紧凑,降低了生产和制造成本.%Internal flow field features of 2FXG-32 filter for XYZ-100 lubricant machine was analyzed by using CFD.Structure optimization for filter was carried out based on the results of simulation. The results indicate that the flow phenomenon such as whirlpool and stagnant water zones is decreased, the loss of energy is reduced, the filtration area is increased effectively and the filtration efficiency is improved. The simulated filter has compact structure, the cost of production and manufacture is reduced.【期刊名称】《润滑与密封》【年(卷),期】2011(036)004【总页数】4页(P98-101)【关键词】过滤器;数值模拟;CFD;流场分析;结构优化【作者】巴鹏;房元灿;谭效武【作者单位】沈阳理工大学机械工程学院,辽宁沈阳,110159;沈阳理工大学机械工程学院,辽宁沈阳,110159;伊威泰克太阳能设备(沈阳)有限公司,辽宁沈阳,110179【正文语种】中文【中图分类】TH117.2过滤器是XYZ-100型稀油站管路系统中重要的液压元件[1],目前在管路过滤器这一行业还没有一套严格的国家标准,在过滤器的设计中,基本上还是依据传统设计方法和经验设计产品,不注重内部结构中的压头损失及过滤效率研究。

基于CFD的发动机进气道优化设计

由于计算空间的剖面和表面曲率变化复杂 ,因此合理的构造计算空间的网格对计算的精度和收敛性都有极大的影响。本文采用分块式网格划分方法构建计算空间的三维网格 ,对于形状规则的稳压腔以及模拟气缸套区域 ,全部采用结构化的正六面体网格 ;对于形状变化复杂的进气道、进气门、进气门座圈和燃烧室区域 ,采用非结构化的四面体网格。这种方法使网格的数量大大减少 ,增加了计算收敛的速度 ;同时保证了网格更能真实模拟实物状态 ,使计算精度更高。
Abstract: The gas flow ing characteristic of intake and exhaust system in engine is very comp lex. It could not only affect the volumetric efficiency and the gas exchange loss, but also has important influence on the dynam2 ic p roperty and econom ical efficiency. During the development of a new type 125cc water2cooling engine, the samp le engine performance test indicates that the integrity performance has a gap comparing to the original de2 sign requirements and the original design of intake passage has some defects. In this passage, a CFD model of the p rototype engine’s intake gas passage was built using AVL - F IER and a 3D steady CFD analysis and op ti2 m ization were carried out. A t first, the original gas passage model was validated by the test result, then op ti2 m um analysis basic on the model was p rocessed. The calculation results show that the flux coefficient of the op tim ized real passage is 21% larger than that of the original one; the original real passage was imp roved ac2 cording to the op tim ized solution, and the contrasting test result show s that the flux coefficient is larger than the original one by 19%. Keywords: Engine, Inlet air core, CFD , AVL - F IER

基于STAR-CCM+发动机空滤器CFD仿真分析

基于STAR-CCM+发动机空滤器CFD仿真分析摘要：本文运用STAR-CCM+软件，对发动机空滤器进行CFD稳态分析，主要研究空滤器系统总压降、滤芯均匀度及系统内部流动状态。

通过CFD仿真计算表明，下腔体内壁的导流结构，可有效改善滤芯均匀度，缓解下腔体内气体噪声。

深入优化导流结构几何形状，使系统总压降及滤芯均匀度都达到设计目标，并确定产品的最终方案。

关键词：空滤器、CFD、导流结构、均匀度1引言作为发动机的重要部件之一，空滤器能够有效的滤除空气中的的尘沙，保证进入发动机气缸内燃烧气体的清洁度，对提高发动机性能及使用寿命有极大的影响[1]。

但由于空间布置的局限性，空滤器中进气管的走向、进气管与下腔体的连接方式等，都会造成流通滤芯入口的空气均匀度（滤芯均匀度）较差，导致进入气缸内的空气中颗粒物增多，不仅影响气缸内燃料的燃烧，进而增加尾气排放的颗粒物含量，甚至还会产生“拉缸”现象[2-3]。

为了提高通过滤芯均匀度，常见的措施是在进气管与下壳体的连接部位增加导流结构，但传统的导流结构会使进气阻力增大，气缸内进气量降低，严重影响了发动机的动力性能。

本文以某发动机空滤器为研究对象，用STAR-CCM+软件对空滤器的初始方案case1与最终优化方案case2进行CFD 稳态分析，并深入优化导流结构的形状，为设计方案的确定及性能评价提供重要的技术支持。

2模型建立2.1几何模型本文发动机的空滤器几何模型主要包括：进气口、进气管、下腔体、滤芯、上腔体、出气管、泄气阀、出气口等，如图1所示。

2.2网格划分本次分析利用STAR-CCM+先进的网格生成工具，进行面网格重构和体网格的划分工作，为提高计算精度，进出气管与腔体的连接处、滤芯面等进行网格细化。

为了防止回流、保证进出口边界的稳定性进口延长40mm，出口延长120mm。

考虑到壁面附近的边界层影响，壁面上生成3层边界层网格，边界层总厚度为1mm，使用Polyhedral网格，最小网格尺寸为1mm，最大网格尺寸2.5mm，体网格总数300多万，如图2所示。

基于CFD仿真对过滤器优化设计

基于CFD仿真对过滤器优化设计郑乾辉;杜加友;朱泽飞【摘要】应用CFD软件对过滤器内部风道进行仿真模拟. 对于复杂的内部结构采用了多面体网格,保证在结构复杂处的网格质量较高. 通过分析内部的速度场和压力场,优化其内部结构,对比分析得到了性能更优的过滤器风道结构.%To optimize the structure of the filter,use the CFD soft to simulate the inner flow field.To generate the high quality volume mesh,polyhedral mesh method was used.By analyzing the pressure field and velocity field of the inner flow, we propose the optimization design pared with original flow field, the performance of optimization design proposals is better than original's.【期刊名称】《杭州电子科技大学学报》【年(卷),期】2015(035)005【总页数】4页(P40-43)【关键词】过滤器;计算流体力学;多面体;优化设计【作者】郑乾辉;杜加友;朱泽飞【作者单位】杭州电子科技大学机械工程学院,浙江杭州310018;杭州电子科技大学机械工程学院,浙江杭州310018;杭州电子科技大学机械工程学院,浙江杭州310018【正文语种】中文【中图分类】TH703计算流体力学(Computational Fluid Dynamics，CFD)是通过计算机数值计算和图像显示对包含有流体流动和热传导等相关物理现象系统所做的分析[1]。

随着近代社会计算机技术的越发成熟，进而使得数值模拟方法有了长足的发展，而在各个工程科学领域CFD因其分析快速、解决问题经济高效的特点而被工程设计人员广泛应用。

基于CFD技术协同的空气净化产品设计研究

基于CFD技术协同的空气净化产品设计研究摘要：在我国经济转型发展的过程当中，创新设计工作的开展是十分有必要的，这不仅可以对产品的性能进行优化，同时还可以实现对知识产权的保护，为人民群众生活质量的提高创造条件。

本文运用文献分析法、归纳总结法，以空气净化产品为例，探究了在CFD技术协同情况下的创新设计方法，对产品原型创新设计的规律和方法进行了探索，希望在CFD技术的支持下探索更多产品设计的方法，实现设计流程的优化。

关键词： CFD技术协同；空气净化产品；创新设计1.CFD技术的基本概述1.1CFD技术的概念CFD技术作为一门新型的技术手段，将流体力学及其相关计算作为基础，实现了计算机、数学以及物理学等多个学科知识的结合。

在应用CFD技术的过程中，需要进行一系列复杂的计算。

为了确保计算的精准性和计算的效率，通常会将电子计算机作为计算工具，同时基于有限元的形式来构建模型和对模型进行离散化计算，在这个基础上对模拟实验和相关数值进行分析和研究，进而做到对复杂流动问题的有效处理。

在这个过程中，可以将计算机作为载体进行系统化分析，并对气流的运动状态和污染物的分布情况进行模拟，在这个基础上通过虚拟实验的形式设置离散代数方程组、形成边界条件，最终对数值进行求解和计算，完成空气净化产品的设计。

1.2CFD技术的优势在空气净化产品设计的过程中，CFD技术的应用优势主要体现在以下几个方面。

第一，可以构建起虚拟化的模型，并在该模型当中对空气状况的发展和变化情况进行有效观察；第二，可以对室内污染物的分布情况进行综合评价，并在这个基础上对室内空间的质量进行评估，为装修材料的使用提供相应的指导；第三，在使用空气净化产品的时候，可以选择最优的进出风口位置，在这个基础上提高空气净化的效率。

从整体上来说，CFD技术最大的特点是可以对相关数值进行模拟，在模拟的过程中实现成本的降低、周期的缩短，构建起完整的数据库系统，并对数据进行快速计算。

基于CFD的某商用车发动机舱的改进设计

基于CFD的某商用车发动机舱的改进设计王露阳;王良模;邹小俊;谢桃新;张汤赟【摘要】为解决某商用车在夏季高温怠速工况下冷凝器温度偏高以及发动机舱整体热环境较差的问题,在有限元软件中,采用多孔介质模型和多重参考坐标系法简化换热器和风扇,建立了可用于热分析的CFD模型.运用CFD分析软件对发动机舱内流场与温度场的分布进行了数值模拟,同时考虑了热对流、热辐射对发动机舱热环境的影响,根据流场与温度场的仿真结果,确定机舱中热回流的位置以及形成发动机舱内的高温热害的原因,结合整个发动机舱的布局和考虑开发成本,提出了在冷凝器侧边增加阻流板以及冷凝器下端增加导流板的改进方案,并对改进方案进行仿真验证.结果表明:增加阻流板和导流板的改进方案可以有效减轻热回流现象,明显改善了发动机的散热环境.【期刊名称】《江苏大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(039)005【总页数】6页(P517-522)【关键词】发动机舱;计算流体动力学;流场;温度场;改进设计【作者】王露阳;王良模;邹小俊;谢桃新;张汤赟【作者单位】南京理工大学机械工程学院,江苏南京210094;南京理工大学机械工程学院,江苏南京210094;南京依维柯汽车有限公司,江苏南京210028;南京依维柯汽车有限公司,江苏南京210028;南京依维柯汽车有限公司,江苏南京210028【正文语种】中文【中图分类】U464汽车发动机舱内布置有进排气系统、传动系统、冷却系统、复杂的管路线束和发动机等高温热源.舱内复杂的元件布置导致了发动机舱散热困难.发动机舱内温度过高会加剧发动机的磨损,严重时还会引起自燃.近年来,随着人们对汽车动力性、舒适性以及安全性的要求越来越高,汽车发动机舱内的元件布置也越来越紧凑[1],这给发动机舱的散热带来了更大的挑战,因此发动机舱的散热问题在新车型开发过程中越来越被关注.文献[2]通过试验方法测量了不同风扇转速下发动机舱内各个冷却部件的对流换热情况和辐射的通量,研究了发动机舱的散热情况.文献[3]运用CFD方法通过耦合发动机冷却回路和空调回路研究了发动机舱整体传热过程和散热情况.国内的研究者主要通过内外流耦合的方法得到发动机舱内的流场与温度场分布.文献[4-5]分别对忽略辐射与考虑辐射2种情况进行了分析对比. 文献[6]通过三维与一维联合仿真的方法对后置式发动机舱散热问题进行了研究.笔者针对某商用车的原型车在怠速工况下暴露出的发动机舱温度偏高的问题,运用STAR-CCM+软件进行三维仿真,得到怠速工况下的流场与温度场分布情况,分析发动机舱内是否存在热回流、滞留现象以及高温热损害区域,找出产生热回流和高温区域的原因.根据具体原因提出改进方案,为样车的发动机舱布置提供参考依据.1 模型建立与数值计算1.1 换热器模型散热器、冷凝器、中冷器的内部都是复杂细密的翅片结构,要真实地捕捉其内部流动需要很小的网格尺寸,这将大大降低计算效率,也不符合工程应用的实际情况.热交换器在计算时只是用来模拟空气流过内部被加热的过程,而对于冷凝器和散热器则忽略内部冷却液流动及温度下降对流场和温度场的影响,只考虑单一流体(空气)对流场与温度场的影响.3种换热器本身的结构特性决定了冷却空气流过内部时会有一定的速度衰减和压力损失,从它们对速度场的影响的角度简化为具有一定阻尼和厚度的多孔介质薄膜;从它对温度场影响的角度将热交换器简单地看作是单一流体换热器,赋予一定的散热量.多孔介质模型的压降损失遵循Darcy定律[7]:=-(δi|v|+δj)va,(1)式中:Δp为压降;ΔL为多孔介质薄膜厚度;δi惯性阻尼系数;δj为黏性阻尼系数;va为空气流速.由散热器、冷凝器、中冷器气侧的台架试验数据,通过多项式拟合得到三者在流动方向上的δi和δj这2个系数来表征空气通过多孔介质模型的压力损失与阻尼作用.冷却模块气侧的流速与压降的关系如图1所示.图1 冷却部件迎面流速与压降的关系1.2 风扇模型计算流体力学中模拟风扇旋转效应的方法主要有3种,即旋转参考坐标系法(moving reference frame,MRF)、滑移网格法(rigid body)和风扇动量源法(fan momentum source).文中采用MRF法来模拟冷却风扇的旋转效应,MRF法的核心思想是将旋转区域单独分割开来设定局部坐标系,计算时网格并非真实运动而是通过旋转局部坐标系产生离心力和哥氏作用力从而达到风扇旋转的效果.在MRF模型中旋转坐标系与绝对坐标系之间的速度关系[5]为v=vr+ω×s,(2)式中:v为绝对速度矢量;vr为相对速度矢量;ω为旋转角速度矢量;s为相对矢量位置. 在保证工程计算精度的条件下,MRF法与其他2种方法相比具有简单、高效的优势.不同工况下只需设定参考坐标系的旋转角速度和方向就可以模拟风扇不同转速下的旋转效应.1.3 网格划分研究的重点是发动机舱内的空气流动与温度分布情况,因此,取车头部分为计算模型.机舱内的零件布置非常复杂,须对舱内部件做适当简化[8],忽略直径较小的管线,去除不重要的特征.简化后的机舱模型包括发动机及其附件、变速器、冷凝器、中冷器、散热器、风扇、蓄电池、进气系统、进气格栅、保险杠和轮胎等.由于采用了发动机舱内外流耦合计算的方法,为真实地模拟汽车在实际道路上行驶时机舱内的流动情况,需要添加外部计算域来模拟实际的外部环境.计算域采用规则的长方体,车前取4倍车长,车后取8倍车长,宽取5倍车宽,高取4倍车高.考虑到计算机的计算能力,同时为了提高计算效率、节省计算时间,对流动的重点区域,如进气格栅、冷却模块等部位进行局部加密,近壁面区域采用细密的网格以适用壁面函数来描述近壁面的流动情况,故在近壁面生成3层共3 mm的边界层网格,对其他区域则采用较大的网格尺寸.在空间区域生成trimmed六面体非结构化网格,体网格数量约1 100万个,发动机舱部分体网格如图2所示.图2 发动机舱部分体网格模型1.4 边界条件设定边界条件设定关系到整个流场能否收敛,是CFD分析中十分重要的一部分.发动机舱内的热流场主要由空气流动以及与发动机舱内的热源进行对流换热产生,因此计算中主要运用了流动边界和热边界2种边界条件,这2种边界条件包括流动变量和热变量在边界处的值.1.4.1 流动边界条件计算中主要采用速度入口、压力出口和壁面3种流动边界条件,分别用于定义计算域的入口、出口和速度为0的边界[9].计算域的速度进口描述发动机前端来流方向上的空气流动,流动的速度设定为每个工况下对应的车速.由于流量守恒,因此将计算域的出口设置为压力出口,其值为相对于大气压的静压值.地面设置为无滑移壁面边界条件,以模拟气流与地面的摩擦作用,其他车身表面采用壁面边界条件.1.4.2 热边界条件发动机舱内热环境相对复杂,主要采用体积热源、温度壁面和热对流3种换热边界.计算中将前端冷却模块的3种换热器简化为具有一定阻尼的体积热源,赋予其一定的散热量.另外,发动机在工作时燃料燃烧产生大量的热量是形成机舱内热环境的另一重要原因,这些热源的温度辐射也必须重点考虑.发动机、变速器等发热体采用温度壁面的边界条件,试验中实际测得的发动机及变速器不同区域的温度值作为边界输入.1.5 数值计算该车的日常行驶车速都在100 km·h-1以下,空气流进发动机舱后经过各部件的阻碍作用,其流速远远小于声音的传播速度,空气在流动过程中密度几乎不变,所以在计算时可以把空气当作不可压缩流体处理[10].由于机舱内结构复杂,部件众多,空气在流动中容易形成大量的涡流,根据工程经验选用标准的k-ε方程湍流模型,流场计算采用分离式的压力修正法进行迭代计算.另外,发动机、涡轮增压器等发热部件的热辐射也是形成机舱热环境的重要原因,根据文献[4]的结论,忽略辐射作用会过高预测前端热空气的温度,所以在进行温度场计算时考虑这些高温热源的辐射作用.2 怠速工况下发动机舱的分析在怠速工况下,外界的空气流速接近于0,周围的环境温度设定为40 ℃,因此该工况条件下发动机舱内的空气流动主要由散热器后方的曲轴风扇旋转产生的抽吸作用而引发,机舱内大部分区域的流场速度较低,此时应重点分析该工况下是否存在热滞留和热回流现象.为了更加直观分析发动机舱内速度场和温度场分布情况,选取汽车纵向对称截面y=0 m和分别经过冷却模块、动力总成中部的z=0.3 m这2个截面进行分析.怠速工况时,y=0 m截面上的速度矢量和温度分布云图如图3所示，外界冷却空气在风扇的抽吸作用下主要经过前端中部的2个进气格栅进入机舱内,上部分气流经中冷器、散热器整流后再经过冷却风扇的加速作用将加热后的热空气吹向发动机上半部分,在风扇与发动机之间的区域形成了较强的涡流,造成了该区域热量集中的现象,温度相比其他区域也高一点;由于从风扇出口吹出去的气流主要沿着发动机前侧壁面向下运动,而流向发动机顶部的气流量较小,造成发动机顶端与发动机盖下方区域的空气在此处滞留,发动机的高温辐射对滞留的气流持续加热,因而这部分区域温度也较高.图3 怠速工况时,y=0 m截面上的速度矢量和温度分布云图中下部分的气流则经过冷凝器、散热器冷却风扇,将热空气吹向发动机缸体部分,该部分热气流在经过发动机缸体壁面的撞击后沿着壁面向下流动,热气流比较密集,表现为局部的热量堆积.此外,在散热器出风口与风扇护风罩下部区域之间也存在涡流现象,造成了冷凝器下端出现了高温热害,最高温度达到了120 ℃左右,严重影响了冷凝器的散热性能,这与原型车在怠速工况下暴露出来的问题相符合.热空气的回流加上散热器的热辐射是造成冷凝器下端高温出现的主要原因.风扇中间区域由于该部分气流流速明显高于周围气流的流速,这部分气流带走了大部分前端冷却模块散发的热量,相应地,该部分的温度也高一些.从图3b可以看出,y=0 m对称截面的温度分布云图显示前保险杠内的温度明显高于其周围环境温度,说明在前保险杠内这块区域出现了热量聚集的现象.怠速工况时,z=0.3 m截面上的速度矢量和温度分布云图如图4所示.从图4a可以看出:冷却空气经过风扇之后向发动机左右两侧的扩散呈不对称分布,发动机右侧的气流速度高于左侧区域的气流速度,因此左侧区域的温度也低于右侧区域的温度;经过风扇加速后的热气流被吹向发动机前侧壁面,部分气流受到发动机壁面撞击后又回流到前端冷却模块的左侧造成了二次加热,因此冷却模块左侧区域的温度要明显高于右侧区域,并在冷凝器的左端形成了高温热害.图4 怠速工况时,z=0.3 m截面上的速度矢量和温度分布云图3 改进方案及方案验证3.1 改进方案怠速工况下发动机舱冷却模块周围存在严重的涡流、回流以及高温辐射现象,机舱整体环境温度偏高.为改善发动机前端冷却模块的散热效果,对原型车发动机舱的结构进行如下改进: ① 在冷凝器和散热器下端增加导流板,提高下方进风面的进气量同时减少冷凝器下方的热空气回流; ② 散热器左侧增加阻流板,防止被发动机壁面撞击的气流回流到散热器和冷凝器左侧.按照相同的参数设置计算条件,重新计算分析结构改动对冷却模块散热产生的影响.计算结果表明单独采用任何一种方法对改善散热效果比较有限.综合考虑成本和发动机舱内的空间布局等条件,采取2种方法相结合的改进方案:在散热器和冷凝器左右两侧增加阻流板,同时在冷凝器下部增加导流板.导流板的作用一方面阻挡从冷凝器下端回流到前方的热空气,另一方面用来增加冷凝器和散热器的进气量,改善其散热效果.3.2 改进方案验证改进设计与原设计方案对比如图5所示.由于其他工况下机舱整体热环境较好,故以下的方案验证只针对问题较为严重的怠速工况,通过分析改进结构后的舱内流场与温度场的分布来验证改进方案对怠速工况下机舱散热性能的影响,得到的速度与温度分布分别如图6,7所示.图5 方案对比图6 改进方案,怠速工况时,y=0 m截面上的速度矢量和温度分布云图图7 改进方案,怠速工况时,z=0.3 m截面上的速度矢量和温度分布云图从图6,7可以看出: 在冷却模块下端增加导流板以及侧边增加阻流板以后,有效阻止了被加热的空气再次回流到冷却模块的下方和侧边,消除了冷凝器左端的高温热害现象.对比分析图3,4,6,7的温度云图可以发现，冷却模块的高温区域的面积明显缩小,温度下降也比较明显,说明导流板的作用很明显.从冷却模块的进出气面的温度及进气流量的角度分析可知,增加阻流板与导流板对改善冷凝器和散热器的散热特性效果十分明显.怠速工况下2种方案的散热特性比较如表1所示,冷凝器的进出气面温度分别下降了14.1,16.2 ℃,下降幅度分别为20.9%,17.1%.散热器的进出气面温度则分别下降了12.1,13.0 ℃,下降幅度分别为14.5%,13.8%.改进结构在减少热空气回流到冷却模块前端的同时增加了外界冷却空气进入冷却模块的流量.怠速工况下2种方案进气流量比较如表2所示,与原型车相比,增加阻流板和导流板后冷凝器、中冷器以及散热器的进气量分别增加了8.7%,9.1%,10.4%.进气量增加意味着冷却空气可以带走更多的热量,所以冷却模块的散热功率也会相应增加,可以有效改善冷却模块的散热性能以及机舱整体散热环境.表1 怠速工况下2种方案的散热特性比较方案冷凝器中冷器散热器入口平均温度/℃出口平均温度/℃入口平均温度/℃出口平均温度/℃入口平均温度/℃出口平均温度/℃原型车67.295.045.882.983.194.2改进型53.178.842.075.671.081.2降幅/%20.917.18.38.814.513.8表2 怠速工况下2种方案进气流量比较方案冷凝器入口进气流量/(kg·s-1)中冷器入口进气流量/(kg·s-1)散热器入口进气流量/(kg·s-1)原型车0.230.110.48改进型0.250.120.53增幅/%8.79.110.44 结论怠速工况下机舱内的空气流动主要由风扇的抽吸作用而引发,此时热空气回流并对冷却模块进行循环加热是造成该工况下发动舱温度偏高的主要原因；在冷却模块侧边增加阻流板可以有效阻断热空气从发动机壁面回流到冷却模块左端,避免了热空气对其循环加热,从而解决了发动机舱温度偏高的问题；冷却模块下端的导流板一方面起到了阻断从保险杠下部回流到冷凝器前端的热空气,另一方面起到了增加冷凝器与散热器进气量的作用,改善了两者的散热性能.参考文献(References)【相关文献】[ 1 ] 袁侠义, 谷正气, 杨易,等. 汽车发动机舱散热的数值仿真分析[J]. 汽车工程, 2009, 31(9):843-847.YUAN X Y, GU Z Q, YANG Y, et al. Numerical si-mulation on vehicle underhood cooling[J]. Automotive Engineering, 2009,31(9):843-847.(in Chinese)[ 2 ] KHALED M, MANGI F, HAGE H E, et al. Fan air flow analysis and heat transfer enhancement of vehicle underhood cooling system:towards a new control approach for fuel consumption reduction[J]. Applied Energy, 2012, 91(1):439-450.[ 3 ] LU P, GAO Q, WANG Y. The simulation methods based on 1D/3D collaborative computing for the vehicle integrated thermal management[J]. Applied Thermal Engineering, 2016, 104:42-53.[ 4 ] 肖国权, 杨志刚. 轿车发动机舱内流动与散热特性数值研究[J]. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版), 2010, 34(6):1133-1137.XIAO G Q,YANG Z G. Simulation on vehicle underhood thermal management system[J]. Journal of Wuhan University of Technology(Transportation Science & Engineering), 2010,34(6):1133-1137. (in Chinese)[ 5 ] 胡文成, 王良模, 邹小俊,等. 卡车发动机舱内流动和散热特性数值分析[J]. 机械设计与制造, 2014(4):168-171.HU W C, WANG L M, ZOU X J, et al. Numerical analysis on truck underhood internal flow and thermal dissipation and design improvement[J]. Machinery Design & Manufacture, 2014(4):168-171. (in Chinese)[ 6 ] 任承钦, 蔡德宏, 刘敬平,等. 汽车发动机舱散热性能实验及数值研究[J]. 湖南大学学报(自然科学版), 2012, 39(4):37-41.REN C Q, CAI D H, LIU J P, et al. Experimental and numerical study of the cooling performance of automobile engine cabin[J]. Journal of Hunan University(Natural Science), 2012, 39(4):37-41. (in Chinese)[ 7 ] NIMTAN R, DOOST A K, MADANI N. Simulation of air flow under the hood of a passenger car using computational fluid dynamics[J]. Research Journal of Applied Sciences,Engineering & Technology, 2013, 6(24):4583-4594.[ 8 ] OU J J, LI L F, CUI T, et al. Application of field sy-nergy principle to analysis of flow field in underhood of LPG bus[J]. Computers & Fluids, 2014, 103:186-192.[ 9 ] 姚仁太, 郭栋鹏. 计算流体力学基础与STAR-CD工程应用[M]. 北京:国防工业出版社, 2015.[10] WANG G, GAO Q, ZHANG T, et al. A simulation approach of under-hood thermal management[J]. Advances in Engineering Software, 2016, 100:43-52.。

应用CFD软件对发动机气道进行设计优化

与气道稳流试验进行对比，保证计算的收
敛性，进口边界采用总压，其值为环境大气压，气道压差取２ａ．ｋ，根据上述压差值设置出口静压；为５Ｐ
了避免进口和出口总质量流量在计算时发生太大震
荡，初始压力必须近似等于出口压力边界条件压
ｌ２３４５
Ｉ三二薹厂
６７８９
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气门升程，ｍｍ
图５改进气道与原始气道流量系数对比
利用ＡＶ —ＩＲ软件建立了原型发动机气道ＣＤＬＦＥＦ图改３进气道计算模型图模型，对原型发动机的气道进行了三维稳态ＣＤ分Ｆ
新型摩托车ＧＰＳ防盗装置研制成功
近日，ＢｋＧｓｒｋｎｉＰＴａｉｇ公司推出了ＭＣ４摩托ｅｃ２２
车专用导航产品，该产品不仅具备一般的导航功能，还可为骑乘者提供跟踪报警服务。报警功能有２种控制方式，可遥控控制，也可通过摩托车上的按钮进行操作，即使骑乘者下车后忘记打开报警装置，在
增大了３％；改进气道与原始气道流量系数对比如３
图５所示，参考直径原机为２．ｍ新气道为２．ｍ３ｍ，５５ｍ。６
图２原始气道三维稳态流动计算的速度剖面图
４原始气道模型改进方案
维普资讯
设计・研究Ｄｓｎ・ｅｅｒｈｅｉＲｓａｃｇ
应用ＣＦＤ软件对发动机气道进行设计优化

基于CFD的某车用空气滤清器结构改型

基于CFD的某车用空气滤清器结构改型随着汽车运行时间的增长，车用空气滤清器逐渐成为关键部件，保障着引擎正常运行和车内环境的干净清洁。

然而，随着不断增大的发动机功率和各种污染物的增多，现有的车用空气滤清器存在一些问题，如过滤效率不高、易堵塞、摩阻大等。

因此该文提出了一种基于CFD技术的车用空气滤清器结构改型，以期提高空气过滤效率和降低阻力，进一步提升车辆性能和安全性。

首先，通过对原有车用空气滤清器进行一系列实验和测试，检测原有空气过滤器的过滤效待和流场情况。

并在此基础上建立了一个三维数值模型，并应用了欧拉-拉格朗日方法对其进行了模拟分析。

通过分析结果，得到改进空气过滤器的方案。

改进方案包括两部分：一是增加过滤层，二是优化过滤层结构。

为了增加过滤层的过滤效率，我们选择了高效过滤材料，并将它们的层数增加到3层，以确保最小颗粒的直径也能有效过滤。

为了优化过滤层的结构，我们在空气过滤器进气口处增加了一个圆锥形结构体。

它的主要作用在于通过对气流的调和，促进流速的均匀分布，从而提高过滤效率和降低阻力。

我们还通过CFD模拟，优化了圆锥体的设计，使其更加合理。

最后，我们利用实验室条件对改进后的车用空气滤清器进行了试验验证。

试验结果表明，经过改进的空气过滤器具有显著的改善效果，能够在保证过滤效率的情况下，将气流阻力降低约30%左右，大大提高了空气流量和引擎性能。

此外，改进后的过滤器还具有较高的均匀性和稳定性，有效地避免了饱和和分层现象。

综上所述，通过该改进方案的实现，车用空气滤清器的性能得到了显著提升。

基于CFD技术，通过牵涉到多元学科的优化和改进，最终达到了我们预期的效果。

在今后的实际应用中，可以考虑加入更多先进技术，进一步提高车用空气滤清器的过滤性能和可靠性，为汽车安全和环保事业做出贡献。

车用空气滤清器是汽车中的一项关键部件，它的主要作用是过滤车辆进气中的污染物，以保证发动机正常运行和车内环境的干净清洁。

根据统计数据，约有80%的汽车故障是由于过滤器堵塞或脱落引起的。

汽车空气滤清器数值仿真分析与结构改进设计

袭３改进前后不同流量下压力损失
流量（ｇ／ｓ）
２０４０６０
利降低了１５％。２５％的压力损失，为以后空气滤清器降低流动阻力提供了有利参考。
参考文献
降幅（吣一１５．∞
－１４．１ｌ－２３．２５
改进前压力损失（Ｐａ）
１２０
改进后压力损失（Ｐａ）１０２
３５ｌ７１６１ｌ２５４８４９
［Ｉ］蔡兴旺．汽车构造与原理［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００４．［２］付海明，尹峰．空气滤清器过滤阻力多元关联式的研究［Ｊ］．过滤
裹２不同流量下滤清器的压力损失
流量（ｇ／ｓ）
２０４０６０８０ｌｏｏ
通过对空气滤清器的仿真计算和结果分析，将调整滤清器的进气角度并对滤清器进行圆角设计，减少滤清器直角几何结构。具体结构改进如下。
（１）调整进气管角度，向上旋转５０，如图５所示，使得
气流能够直接冲击滤芯进气面的几何中心，增加滤芯的有效进
（￥ＡＩＣ－ＧＭ－ＷｕｌｉｎｇＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅＣｏ．，ｌｔｄ．，ｌａｕｄｌｏｕＧｕａｎｇｌｄ５４５００７）
．
【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｒｅｄｕｃｉｎｇｔｈｅｆｌｏｗｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆａｉｒｆａｌｔｅｒｉｓ
ｏｎｅ
ｏｆｔｈｅ
ｂｅｓｔｗａｙ
ｔｏ
ｉｍｐｒｏｖｅｆｉｌｔｒａｔｉｏｎｅｔｔｉｅｉｅｎｃｙａｎｄｌｏｎｇｅｒ
守恒、能量守恒三大定律。通过滤清器的气流流动属于湍流流动，因此采用Ｒｅｙｎｏｌｄｓ时均方程法进行处理唧。质量守恒方程：
本文采用々一ｓ方程，引入揣动能ｋ和湍动能耗散率８，由
掣＋掣＝寿［∽等）鲁］＋ｃ—ｅ
ｅ方程：
（４）
旦笋＋旦譬＝毒［∽鲁）鲁］＋ｃ・。｝Ｇｒ印｝（５）

基于CFD的某车用空气滤清器结构改型

基于CFD的某车用空气滤清器结构改型康宁;曹源【摘要】在总体尺寸不变情况下对空气滤清器局部结构进行改型，以改善内部流动的均匀性进而提高其性能和滤芯的使用寿命。

以滤芯处的速度分布和标准偏差系数作为评价标准；滤芯采用多孔介质模型替代，并通过试验验证了其可行性。

通过3次改型，最终采取在滤清腔和进气T 形通道内布置若干导流片方案。

数值计算结果表明，结构改型后滤芯内部速度分布更加均匀，达到了提高其性能和寿命的目的。

%To improve internal flow uniformity and improve performance and service life of filter element, local structure of air filter is remodeled with the overall dimensions of the filter remain unchanged. The velocity distribution and coefficient of standard deviation at filter element are used to evaluate the effect of remodeling. The original filter element is replaced with porous media model and an experiment is made to prove feasibility of this replacement. After three times of remodeling, several flow deflectors are laid out in filtering chamber and T-pipe channel. The numerical results show that the uniformity of inner velocity distribution is improved, performance and service life of the remodeled filter element are improved.【期刊名称】《汽车技术》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】6页(P1-5,17)【关键词】空气滤清器;流动均匀性;使用寿命;结构优化【作者】康宁;曹源【作者单位】北京航空航天大学;北京航空航天大学【正文语种】中文【中图分类】U464.134+4空气滤清器作为发动机进气的第一道关口，影响着发动机的性能。

某SUV车型发动机舱CFD仿真计算与优化

某SUV车型发动机舱CFD仿真计算与优化随着汽车技术的不断发展，CFD仿真计算成为汽车研发过程中不可或缺的一部分。

在这篇文章中，我们将介绍某款SUV 车型发动机舱CFD仿真计算与优化的案例。

首先，我们通过计算流体力学(CFD)分析车辆的空气动力学性能。

通过分析车辆外形和风道结构，我们可以制作车辆的CFD模型，并将该模型导入CFD程序进行计算。

在计算过程中，我们的目标是获得车辆的风阻力系数和空气动力学性能参数，如风力矩和升力。

当我们获得了汽车的CFD计算结果后，我们可以根据这些结果来对发动机舱进行改进。

例如，我们可以考虑对发动机散热器的位置和结构进行优化，以提高其冷却效果。

我们也可以对空气进气管和排气管进行优化，以提高进气和排气效率，从而提高发动机的性能和燃油效率。

在优化发动机舱的过程中，我们还需要考虑到发动机和车辆的整体设计和布局。

例如，我们需要确保优化后的发动机舱既能够满足发动机的冷却需求，又能够与车辆的空气动力学设计相协调。

此外，我们还需要考虑优化后的发动机舱是否能够实现生产和制造的可行性。

最终，通过CFD仿真计算和优化，我们可以在不进行实际物理测试的情况下快速改进车辆的设计和性能。

这不仅可以节省时间和成本，还可以提高车辆的竞争力并满足客户的需求。

因此，CFD仿真计算和优化已经成为汽车研发过程中不可或缺的一部分。

除了优化发动机舱，CFD仿真计算还可以应用于车辆的气动外形设计、制动系统优化、车内气流分析等方面。

例如，在车辆的气动外形设计中，我们可以使用CFD仿真计算来预测车辆在不同速度下的风阻力系数和升力，从而优化车辆外形设计，提高车辆的空气动力学性能。

在制动系统优化方面，我们可以使用CFD仿真计算来模拟刹车鼓或刹车盘在制动时产生的高温、气流和热应力等因素，以评估制动系统的性能和耐久性，并优化制动系统的设计。

此外，在车内气流分析方面，我们可以使用CFD仿真计算来模拟车辆内部的气流分布和循环，从而优化车内气流设计，提高车辆内部的舒适性和空气质量。

空滤前管CFD仿真分析及结构优化

空滤前管CFD仿真分析及结构优化韦晓晶;李春凤;彭婧;王伟【摘要】讨论了使用通用流体力学软件,在设计初期对微型车空滤前进气管路管路设计方案的CFD评价、选型和结构优化的方法,并结合实例实现了计算机辅助空滤前管设计,取得了满意的结果.【期刊名称】《装备制造技术》【年(卷),期】2016(000)004【总页数】3页(P77-79)【关键词】计算流体力学;进气管;流动阻力;AVL FIRE【作者】韦晓晶;李春凤;彭婧;王伟【作者单位】上汽通用五菱汽车股份有限公司,广西柳州 545007;上汽通用五菱汽车股份有限公司,广西柳州 545007;上汽通用五菱汽车股份有限公司,广西柳州545007;上汽通用五菱汽车股份有限公司,广西柳州 545007【正文语种】中文【中图分类】U463中置后驱发动机的空滤前管较长、流阻较大，它的设计直接影响发动机的进气效率。

本文通过对某型中置后驱商用车的空滤前管进行流场特性CFD仿真分析，得到空滤前管内部的流场分布和压力场分布。

根据这些特性分析了该种设计的优劣，并针对某些不合理的地方进行优化设计，以改善空滤前管的流场特性，降低流动损失，缩短设计周期。

空滤前管的3D数模来自UG模型，为了节省空间，采用大梁进气方案，即空滤前管大部分由车架中空大梁充当。

由于大梁设计时利用复杂的中空结构作为空滤前管谐振腔，故在此处对车身结构件及空滤前管进行相应简化处理[1]，以方便三维网格搭建。

网格化分采用AVL FIRE的FAME完成，FAME是一款由AVL开发的前处理网格自动生成工具，能够生成绝大多数为六面体的混合非结构化网格如图1所示，网格数量在40万左右。

介质为空气，单一相，因此采用单相流模型。

由于空率前管处在常温中，温度变化很小，因此不考虑气流的热力学模型。

其次空气在空滤前管中的流动以湍流为主，故采用湍流模型描述前管内的空气流动状况。

写成笛卡尔坐标系下张量形式的控制方程如下：连续性方程：动量方程：上面两个方程称为雷诺平均的Navier-Stokes （RANS）方程。

汽车空气滤清器的结构分析及优化

汽车空气滤清器的结构分析及优化本文主要针对现下汽车部件中空气滤清器结构，通过运用HYPERMESH软件来构建有限元模型及对模型进行全面研究，从而获得汽车空气滤清器结构模态数值以及刚度数值，并结合相应的对比分析结果，提出了有效的优化策略，供相关人员参考借鉴。

标签：汽车空气滤清器;结构分析;优化探讨空气滤清器是汽车进气系统的一个重要部件，它的用途是清除空气中的微粒杂质，给发动机提供纯净的空气。

空气滤清器容易受到进气系统中高速气流以及发动机外部激励的影响，另外通常情况下被设计成薄壁壳体形状，导致容易产生辐射噪声壳体噪声大小与壳体固有频率息息相关，如果发动机激励频率和壳体固有频率相接近会产生共振，并且辐射噪声会变大。

1 汽车空气滤清器有限元模型的建立1.1几何清理为了便于汽车空气滤清器有限元模型的建立，相关技术人员在采用HYPERMESH软件时，应该将其划分成若干均等的网格，并将那些在三维实体中一些不必要的小线、小面直接去除掉，进而缩短工作人员对模型的计算时间，减少其设计成本。

此外，在对汽车空气滤清器有限元模型进行模态分析时，可以直接省去对空气滤清器内部滤芯影响的分析。

1.2网格划分汽车空气滤清器有限元模型的建立，一般是在三维建模软件CATIA中建立，并可直接将有限元模型保存为中间格式，以便可以有效引入HYPERMESH软件，对模型进行网格划分。

通常HYPERMESH软件可以结合有限元模型结构划分为1.5mm标准的网格模块，然后还要对这些模块质量进行全面的检测，若发现与预期标准不符的问题，则要先采取优化措施加以及时的调整，完全合格后才能生成实体单元。

此外，还要利用焊点方式对空气滤清器的上下壳体进行有效连接，以便使其形成一个含有约320000多个节点和590000多个单元的整体网格结构。

2 汽车空气滤清器模态分析要求及结果模态分析是研究结构动力特性的一种方法，是系统辨别方法在工程领域中的应用。

模态是机械结构的固有振动特性，每个模态具有特定的固有频率、模态振型和阻尼比。

基于CFD技术的过滤器吸嘴结构优化设计

动量方程：能量方程：采用标准K-E湍流模型，其不可压缩的控制方程：涡粘性系数用μt表示：上式中：G k为由平均速度梯度引起的湍动能生成项；为时间，s；k为湍动能；e为湍动能耗散率；ρ为流体密度，kg/m3；μ为流体的动力粘度，表示单位质量的重力；表示雷诺应力附加的经验常数可设置为图1吸嘴结构图图2吸嘴网格模型图2.2模拟计算根据过滤器的实际排污工况，在达到设定压差情况下，吸污系统才会触发开启，吸嘴进行吸污动作，本文设定压差为20kPa。

进口为压力入口，大小为20kPa；出口为压力出口，大小为0Pa；体介质选择为清水，流体密度为1000kg·m-3，动力粘度为1mPa·s；流域长为140mm，宽为15mm，对称轴设置为axis，其他边界设置为无滑移固体壁面边界条件。

迭代离散方程的求解，选择求解压力和速度的耦合方程组半隐式方法（SIMPLE算法），定常状态，控制方程的离散采用有限体积法，其中扩散项与源项选择二阶中心差分格式，为确保数值计算结果精度，其中流项、湍动能、湍动能耗散率均选择二阶迎风格式，其余选择默认迎风格式，其他设置则选用默认值，连续性方程和动量方程收敛残差标准均设为10-4。

适当增加迭代直至计算收敛，得到计算结果如图3、图4所示。

由图3和图4可以看出，流速分布不均匀，在吸污头数为6720，网格模型见图6。

经CFD数值计算后，其结果如图7、图8所示。

图5优化后吸嘴结构图6优化后吸嘴网格模型图由图7、图8可以看出，采用变扩过渡结构后，改善了流场状态，使得水流在吸污管道内呈现出了较好的静态与动态特性，支管变径处仍会形成一定的不稳定的流动，其压力损失不可避免，但相对于图3、图4而言，已有所减小。

3.2结果分析图3吸嘴流速图图4吸嘴压力图图7优化后吸嘴流速图通过在相同的情况下，得出优化前后模拟结果，可得出吸嘴出口速度与压力分布曲线，见图9、图10，其进出口结果值见表1。

图9优化前后吸嘴出口压力分布曲线从图9、图10可以看出优化前后压力与速度的分布趋势基本一致，均为中心处的压力与速度最大，而优化后的压力与速度相较优化前均有所增大；在相同的情况下，优化后结构速度大而有利于排污，压力大而有利于吸污支管的贴合，不仅可以减少振动，而且可以延长吸嘴的使用寿命，增强其可靠性。