基于Fluent的进气歧管空气动力学仿真
基于Fluent高压气动驱动系统的仿真研究
基于Fluent高压气动驱动系统的仿真研究董岱;李小宁【摘要】为获得某高压气动负载驱动系统的驱动特性,建立其包含储气瓶、控制阀和气缸进气腔的三维模型,基于流场仿真软件Fluent平台,运用动网格技术和UDF实现了该驱动系统的动态仿真,得到三维流场压力、速度等随时间变化和气缸活塞的运动特性.通过改变系统参数,分析了驱动系统的负载驱动特性随储气瓶初始压力、控制阀通径和气缸缸径的变化规律,为驱动系统的设计提供了参考依据.【期刊名称】《液压与气动》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】4页(P76-79)【关键词】Fluent;仿真;动网格;UDF;高压驱动系统【作者】董岱;李小宁【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【正文语种】中文【中图分类】TH138引言某高压气动驱动系统主要由储气瓶、控制阀、驱动气缸和负载组成,通过一定压力的压缩空气驱动气缸最终实现负载的高速驱动。
需对该驱动系统进行仿真研究,以获得系统负载驱动特性,为驱动系统的设计提供参考。
目前,对以上气动驱动系统仿真多采用集中参数方法,但该方法忽略了系统内部结构对气体流动的影响,往往误差较大;随着计算机技术的发展,CFD(Computational Fluid Dynamics,计算流体动力学)技术已经逐步成为流场仿真分析的重要手段[1],运用CFD软件对气动元件流场仿真已有较多研究[2-6]。
本研究以Fluent软件为平台,建立了包括储气罐、控制阀和气缸进气腔等在内的驱动系统三维模型,运用动网格技术对驱动系统进行数值仿真,得到系统的负载驱动特性。
1 驱动系统原理驱动系统的组成如图1所示。
驱动系统主要包括储气罐、控制阀、驱动气缸、连接管路和负载。
其工作原理为:储气瓶内存储一定压力的压缩空气气体,通过控制阀来控制气瓶向气缸进气腔充气,通过气缸驱动负载,最终实现负载的高速运动;气缸的排气口被关闭,用于气缸运动末端的缓冲。
多缸柴油机进气歧管的仿真计算与试验研究
多缸柴油机进气歧管的仿真计算与试验研究钱多德;杨跃滨;钱叶剑;曹文霞;钱德猛【摘要】As for multi-cylinder diesel engine ,the structure of intake manifold has a great effect on the performance of air flow and intake evenness of each cylinder ,thus influencing the engine performance . The 3D computational fluid dynamics(CFD) steady calculation is performed on the intake manifold of original engine by using AVL FIRE software .The flow performance data and maximum intake un-evenness degree are obtained .The steady experiment of cylinder head with intake manifold confirms that the intake manifold’s evenness is poor .The results of flow field simulation show that the struc-ture of transition part between inlet and volume cavity is unreasonable ,which is not beneficial for air flow .The intake manifold is improved based on the obtained results .The calculation results of im-proved intake manifold show that the air flow ability and maximum intake unevenness degree are both improved compared with those of the original engine intake manifold .%对于多缸直喷柴油机,进气歧管的结构对空气流通性能和各缸进气均匀性影响很大,进而影响到整机性能。
某缸内直喷发动机进气歧管CFD模拟分析
某缸内直喷发动机进气歧管CFD模拟分析胡景彦;苏圣;洪进【摘要】进气歧管控制着发动机各个缸的进气,尤其对于多缸发动机,进气控制对发动机各个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,使得进气歧管结构很复杂成本高,计算机模拟可以降低开发成本.用三维CFD软件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.【期刊名称】《农业装备与车辆工程》【年(卷),期】2012(050)006【总页数】4页(P20-23)【关键词】CFD;进气道;流通性;均匀性【作者】胡景彦;苏圣;洪进【作者单位】315000浙江省宁波市宁波市鄞州德来特技术有限公司;315000浙江省宁波市宁波市鄞州德来特技术有限公司;315000浙江省宁波市宁波市鄞州德来特技术有限公司【正文语种】中文【中图分类】U464.134+.40 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。
目前,进气歧管CFD模拟在产品设计分析中已经非常成熟,可以用于指导产品设计开发。
基于CFD模拟计算的排气歧管及催化器总成设计
基于CFD模拟计算的排气歧管及催化器总成设计贺永刚;黄昌瑞;李振华;刘志鹏;邢桂丽【摘要】为了满足汽油机的动力性、经济性及排放要求,需要对排气歧管及催化器总成零件进行针对性的设计.该文对某发动机设计了2种不同结构的排气歧管及催化器总成,借助CFD分析手段进行模拟分析,研究了影响排气歧管性能的流体力学参数,通过对载体前端面气流均匀系数、压力损失及氧传感器处的气流流速3项参数计算结果分析,选取蚌壳式歧管摧化器,该催化器总成满足发动机性能和排放设计的要求.为今后排气歧管及催化器总成的设计提供了有效的参考作用.【期刊名称】《汽车工程师》【年(卷),期】2016(000)011【总页数】4页(P38-41)【关键词】汽油机;排气歧管及催化器总成;CFD分析【作者】贺永刚;黄昌瑞;李振华;刘志鹏;邢桂丽【作者单位】华晨汽车工程研究院;华晨汽车工程研究院;华晨汽车工程研究院;华晨汽车工程研究院;华晨汽车工程研究院【正文语种】中文随着汽车排放标准的提高,要求催化剂与发动机排气口的距离尽可能的缩短,从而提高催化剂的起燃温度、提升排放性能。
排气歧管及催化器总成就是把排气歧管和催化器相结合,从而最大程度上缩短了催化剂与发动机出气口的距离,是目前解决点燃式发动机排放问题被广泛应用的一项技术。
排气歧管及催化器总成设计的好坏关系到发动机的动力性、经济性及排放控制,其技术难点在于如何通过调整气道的形式和气流的走向来保证各项性能达到最优。
随着计算机技术和流体力学计算的快速发展,用CFD软件对催化器内部气体流动的仿真成为考量设计合理性的有效手段。
人们采用数值模拟的方法来研究催化器的温度场、浓度场及速度场分布,从而为排气歧管及催化器总成的设计提供指导。
文章针对某1.5 L自然吸气发动机的排气歧管及催化器总成进行了设计,研究了影响排气歧管性能的流体力学参数。
1 发动机相关参数发动机为直列4缸汽油机,排量为1.5 L,最大功率为75 kW,最大功率转速为5 500 r/min,最大扭矩为143 N·m,最大扭矩时转速为 2 000~4 000 r/min,最高排气温度为850℃。
进气歧管的流动模拟(fluent)
模型[1]m s,进口和出口边界的尺寸如下表如图所示为本例的几何示意图。
空气的流速为15/所示。
边界直径inlet 0.07841outlet1 0.01826outlet2 0.03008outlet3 0.03415outlet4 0.026571.建立模型及网格划分①本模型的建立及网格划分比较麻烦,也不清楚是怎样建立起来的,这里直接读入网格文件intake.msh。
②读入网格后应检查网格及网格尺寸,通过Mesh下的Check和Scale(这里要转换单位)进行实现,这里不做详细描述。
2.求解模型的设定①启动FLUENT。
启动设置如图,这里着重说说Double Precision(双精度)复选框,对于大多数情况,单精度求解器已能很好的满足精度要求,且计算量小,这里我们选择单精度。
然而对于以下一些特定的问题,使用双精度求解器可能更有利。
a.几何特征包含某些极端的尺度(如非常长且窄的管道),单精度求解器可能不能足够精确地表达各尺度方向的节点信息。
b.如果几何模型包含多个通过小直径管道相互连接的体,而某一个区域的压力特别大(因为用户只能设定一个总体的参考压力位置),此时,双精度求解器可能更能体现压差带来的流动。
[1] 李鹏飞,徐敏义,王飞飞.精通CFD工程仿真与案例实战:FLUENT GAMBIT ICEM CFD Tecplot[M]. 北京,人民邮电出版社,2011:340-349c.对于某些高导热系数比或高宽纵比的网格,使用单精度求解器可能会遇到收敛性不佳或精确度不足不足的问题,此时,使用双精度求解器可能会有所帮助。
②求解器设置。
这里保持默认的求解参数,即基于压力的求解器定常求解。
如图:下面说一说Pressure-based和Density-based的区别:a.Pressure-Based Solver是Fluent的优势,它是基于压力法的求解器,使用的是压力修正算法,求解的控制方程是标量形式的,擅长求解不可压缩流动,对于可压流动也可以求解;Fluent 6.3以前的版本求解器,只有Segregated Solver和CoupledSolver,其实也Pressure-Based Solver的两种处理方法;b.Density-Based Solver是Fluent 6.3新发展出来的,它是基于密度法的求解器,求解的控制方程是矢量形式的,主要离散格式有Roe,AUSM+,该方法的初衷是让Fluent具有比较好的求解可压缩流动能力,但目前格式没有添加任何限制器,因此还不太完善;它只有Coupled 的算法;对于低速问题,他们是使用Preconditioning 方法来处理,使之也能够计算低速问题。
进气歧管结构对进气流动影响的数值模拟
进气歧管结构对进气流动影响的数值模拟作者:宁珺,党丰玲,阳娜,李理光来源:《汽车科技》2011年第05期摘要:利用Fluent软件对某型号多缸汽油机进气歧管建立了三维数值模型,并对其稳态流场进行了三维数值模拟与分析,研究了进气歧管主要结构参数对流场特性、压力损失和流量特性等的影响。
关键词:进气歧管;数值模拟;流场特性;压力损失;流量特性中图分类号:U464.134+4 文献标志码:A 文章编号:1005-2550(2011)05-0032-05Effect of Parameters of Intake Manifold Structure on Characteristics ofIntake Flow Based on SimulationNING Jun1,2,DANG Feng-ling2,YANG Na2,LI Li-guang1(1.The Institute of Automotive Studies,Tongji University,Shanghai 200092,China;2.Shanghai Fuel Cell Vehicle Powertrain CO.,LTD,Shanghai 201804,China)Abstract: Based on Fluent software, a three dimensional model of the intake manifold of a certain multi-cylinder gasoline engine were carried out .Through the three dimensional numerical simulation and analysis of the steady flow , it found out the effect of main parameters of intake manifold structure on the flow field, pressure loss and discharge characteristics.Key words: intake manifold;numerical simulation; flow field; pressure loss; discharge characteristics进气系统是发动机的重要组成部分之一,其布置形式和结构参数对发动机的充气效率、进气阻力、进气均匀性、缸内混合气运动和燃烧过程有着重要的影响,进而影响发动机的动力性、经济性和排放特性。
基于FLUENT的歧管式催化器流场仿真分析
歧 管式催 化器是 指安装 在发 动机 舱 内 ,由发 动 机 排气歧 管与催 化转 化器组 成 ,且发 动机歧 管各 支 管交汇处 到 催 化 器 入 口端 的连 续 连 接 长 度 不 大 于 5 0 m的催 化 器 总 成 部 件 ¨ 。 由于 安 装 位 置 非 常 0r a
接 近发动 机 ,所 以催化 器 能够在 发动机 启动 之初 就 充分 利用尾 气热 量迅速 起燃 ,产 生催化 作用 ,减 少 冷机 阶段排 放污 染物 ,从而满 足 国 Ⅲ 、国 Ⅳ排放标
中 图 分 类 号 :T 1. K4 4 5 文献 标 识 码 :A 文 章 编 号 :10 一 0 X (0 1 2— 0 3— 5 0 1 O5 2 1 )0 0 3 0 Smua o n n ls f rFo nfl aayi C n etr ae nF U N / igB i n i n yn C l i lt n a dA a i o lw i Ma i dC t t o vr sdo L E T Dn a u ,L ga g( o i y s Ai n o l c eB q Mi ・
dfe e tf m h ti o v n i n lc tl sst a sf c s d o h e te o xs wi iy i r n r t a n c n e t a aa y t h ti o u e n t e c n r fa i t a s mme r o m. An h nf r t s i r v d c mp r d wi o o hx ti f r c d t e u i mi i mp o e o ae t o y h
不 可压 缩 的湍流状 态理 想气 体 。在 此假设 条件下 对 歧 管式催 化 器 中的流场 进行仿 真计算 ,须考 虑 连续
基于CFD的重型车进气扁管仿真分析及结构优化
基于CFD的重型车进气扁管仿真分析及结构优化刘艳芬;段增旭;李帅;焦延;付召辉【摘要】利用计算流体力学软件Star CCM+对国内某款重型卡车的进气扁管进行仿真计算.建立具有直通旋流管式预滤器结构的进气扁管分析构型、去旋流进气扁管构型和两种防水结构进气扁管构型,并对四种构型进行CFD流阻计算,得出旋流管和防水结构对进气阻力的影响,同时计算得出水分离效率,用来指导设计工作.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2017(000)024【总页数】4页(P23-25,32)【关键词】进气扁管;进气系统;旋流管;防水【作者】刘艳芬;段增旭;李帅;焦延;付召辉【作者单位】陕西重型汽车股份有限公司,陕西西安 710200;陕西重型汽车股份有限公司,陕西西安 710200;陕西重型汽车股份有限公司,陕西西安 710200;陕西重型汽车股份有限公司,陕西西安 710200;陕西重型汽车股份有限公司,陕西西安710200【正文语种】中文【中图分类】U462.3前言随着重型商用卡车在快递运输、危化品运输、日用工业品运输等行业的广泛使用,国内外各大重卡企业的竞争日趋激烈。
为了赢得市场,必须满足客户的特殊需求,尤其是车辆燃油经济性、运输时效性。
其中低油耗是客户购车关注的重中之重。
进气系统负责给发动机提供清洁干燥的气体,进而改善发动机燃烧和排放性能。
进气扁管位于进气气流的第一道关卡,其性能的优劣直接关系到整个进气系统性能的好坏。
进气扁管的粗滤结构在一定程度上虽然能延长客户的更换滤芯周期,却会使阻力大大增大,使油耗上升。
由此可见,很有必要研究旋流管对进气阻力的影响效果[1]。
进气扁管通常固定在驾驶室后围,不仅要适应驾驶室整体造型还要有足够的压筋增加强度。
加工工艺多以吹塑为主。
由于进气扁管结构复杂,外形极其不规则,通过理论计算的方法描述进气扁管性能非常困难,且精度低。
所以对进气扁管性能的研究多以试验研究为主[2]。
随着计算机技术的发展,数值模拟也得到广泛的应用。
基于Fluent的NACA0006翼型气动特性数值模拟
基于Fluent的NACA0006翼型气动特性数值模拟黄昕【摘要】利用CFD仿真软件Fluent软件包,对NACA0006翼型的空气动力特性进行了数值模拟分析,采用Spalart-Allmaras模型建立二维湍流模型,利用Gambit 生成结构化网格同时加大翼面附近的网格密度.通过研究空气绕流的流动情况,得到在不同工况下翼型周围的压力分布图及速度矢量图.同时,为研究与激波相关的流动现象,采用在计算过程中设置监测点监测求解的收敛性,并采用多种后处理工具验证激波性质的正确性.结果证明,在空气动力学领域中,Fluent是一种行之有效的研究方法.%In this paper,the aerodynamic characteristics of NACA0006 airfoil are numerically simulated by CFD simulation software Fluent software package.The two-dimensional turbulence model is established by using the Spalart-Allmaras e Gambit to generate a structured grid while increasing the density of the grid near the airfoil.By studying the flow of air around the flow,the pressure distribution map and velocity vector diagram of the airfoil around different working conditions are obtained.At the same time,in order to study the flow phenomena associated with the shock wave,the convergence of the monitoring point monitoring solution is set up in the calculation process,and the correctness of the shock property is verified by various post-processing tools.The results show that Fluent is an effective research method in the field of aerodynamics.【期刊名称】《低温建筑技术》【年(卷),期】2017(039)010【总页数】4页(P36-38,43)【关键词】Fluent;数值模拟;翼型;激波【作者】黄昕【作者单位】广州大学土木工程学院,广州510000【正文语种】中文【中图分类】TU317.1在空气动力学领域中,翼型的气动特性数值研究具有广泛的应用背景,对这一领域问题进行更为系统和深入的研究对各种形式的小无人机(Unmanned Air Vehicles)设计、螺旋桨推进器的高空性能、尤其是近年来飞速发展的微型飞行器(Micro Air Vehicles)的研究和设计具有非常重要的意义。
基于Fluent软件的泵前进气管内部流场模拟
能 源 与 环 保
ChinaEnergyandEnvironmentalProtection
Vol41 No9 Sep. 2019
基于 Fluent软件的泵前进气管内部流场模拟
孙 欣1,彭剑峰2,赵 凯3,郑绍智4
(1.东北师范大学,吉林 长春 130117;2.清华大学,北京 100084; 3.中国科学院 生态环境研究中心,北京 100085;4.桂林理工大学,广西 桂林 541006)
中图分类号:TH38 文献标志码:A 文章编号:1003-0506(2019)09-0111-06
Flow fieldsimulationofpumpfrontintakemanifoldbasedonFluentsoftware
SunXin1,PengJianfeng2,ZhaoKai3,ZhengShaozhi4
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
0 引言
气浮 技 术 是 一 种 高 效、快 速 的 固 液 分 离 技 术[1],广泛应用于水处理工艺中[25],它的原理主要
是在待处理水中注入或者生产微小气泡,然后利用 这些微小气泡去粘附或者吸附水中待分离物质,如 离子、分子、胶体与固体颗粒等[1],这样两者整体密 度由于小于水而上浮到表面,会形成泡沫形式的浮
摘要:利用 Fluent软件,对气浮装置中设置在溶气泵前进水口上的泵前进气管内部结构进行了流场模 拟,计算得到了压力云图,速度云图和相分布图,进而获得泵前进气管内部的压力变化、速度变化及相 变化情况。通过综合分析,泵前进气管内部压力均会逐渐降低,而速度则会逐渐增大,导致负压区的 出现,说明泵前进气管具有吸气能力,而相分布图则证明了泵前进气管内气相的存在。根据分析结 果,对泵前进气管结构做了一定优化,而优化后装有节流口的泵前进气管负压区范围明显较大,气相 分布较为均匀,说明其吸气性能较好;而泵前进气管入口速度的改变,则证明了入口速度的提高会促 使泵前进气管内部负压区范围的扩大,从而提升吸气性能。 关键词:泵前进气管;Fluent软件;压力云图;速度云图;相分布图
某型进气歧管CFD计算仿真
Ke r s m a i l; r su els ; v n es ywo d : n f d pe s r s e e n s o o
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 ( 9 2一),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 :2 1 —0 0 1 4—2 7
Ab t a t By u i g S a - s r c : sn trCD o wa e t e p p r c rid o t3 n me i a i lt n t n n a e ma i l . is, ta ay e h s f r , h a e are u D u rc l mu ai o o e i t k n f d F rt i n l z st e t s o o g n r l e f r n eb sn r s u e d fe e c o r m D t b ly a c lt n t e , t n l z s h i e e t v n e sb t e n e e a ro ma c y u i g p e s r i r n e g t o CF sa i t c lu a i ;h n i a a y e e d f r n e n s e p f i o t e w e n t r l s iae n i e a d s p r h r e n i e u i g t i k n f ma i l h o g n t n a e u n l ss h e u t f a u a l a p r td e g n n u e c a g d e gn sn h s i d o n f d t r u h i sa t n o s a ay i.T e r s l o y o s n m e ia a c l t n s o t a e cr u a i n o t e i tk a io d i n c ; ei t k a io d i s l d o a u ee g n s et r u rc l l u ai h w t i lt f h a em n f l i e t n a em n f l t l n n t r n i ei t . c o h t h c o n s h na e b e
基于CAE仿真的某发动机进气歧管设计
基于CAE仿真的某发动机进气歧管设计贾美霞;雷蕾【摘要】以某款增压型汽油发动机的进气歧管为研究对象,运用CAE仿真软件搭建发动机仿真分析模型,分析比较不同进气歧管方案下的发动机性能,给出最有利于发动机性能的进气歧管结构尺寸.文中的研究可用来指导发动机进气歧管设计阶段的正向开发工作,并为后期优化改善工作提出了一定的思路和方法.【期刊名称】《汽车零部件》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】3页(P45-47)【关键词】进气歧管;发动机;数值仿真;热力学【作者】贾美霞;雷蕾【作者单位】江淮汽车股份有限公司,安徽合肥230000;江淮汽车股份有限公司,安徽合肥230000【正文语种】中文众所周知,发动机是汽车的核心动力源,其各项性能的优劣往往决定了整车的性能。
而发动机的进气换气过程又直接影响其动力性、经济性以及排放性能[1]。
因此,作为进气系统重要组成部分的进气歧管对发动机性能非常重要,良好的进气歧管设计对改善发动机性能具有重要意义[2]。
目前进气歧管的开发主要分为试验测试和CAE仿真。
前者需要较多的试验设备、人员等,且开发周期长、试验费用大;而后者则具有开发周期短、成本低、准确度高等优点,能够快速完成进气歧管正向开发设计工作,被广泛应用到科学研究和工程项目中[3]。
运用CAE仿真软件搭建发动机仿真分析模型,分析比较不同进气歧管方案下的发动机性能,给出最有利于发动机性能的进气歧管结构尺寸。
结构和布置合理的进气歧管可以改善发动机换气过程,充分扫气可降低气缸内的泵气损失和残余废气,提高充气效率,从而提高发动机的动力性、经济性[4]。
而进气歧管的设计主要包括布置形式、管道直径、管道长度3个方面。
由于受制于发动机在机舱内的布置空间,文中主要针对进气歧管结构尺寸进行分析。
图1为进气歧管结构三维图。
经多目标优化软件分析并结合供应商生产工艺要求,进气歧管管道长度分为92.5、185、246.6、370 mm等4种方案,管道直径均为等效水力直径,进口大出口小。
fluent仿真案例
fluent仿真案例Fluent仿真案例。
在工程领域,仿真技术是一种非常重要的工具,它可以帮助工程师们更好地理解和分析复杂的现象,提供设计方案并进行优化。
而Fluent作为一种流体仿真软件,在各种流体力学问题的求解中发挥着重要作用。
本文将以一个具体的仿真案例来介绍Fluent在工程实践中的应用。
我们选取了一个常见的案例,即空气动力学中的汽车空气动力学仿真。
在汽车设计中,空气动力学性能是一个非常重要的指标,它直接影响着汽车的燃油效率、稳定性和行驶性能。
因此,通过Fluent软件进行汽车空气动力学仿真,可以帮助工程师们优化汽车外形设计,提高汽车的整体性能。
首先,我们需要建立汽车的三维模型,并对其进行网格划分。
在进行网格划分时,需要根据具体的仿真要求,对流场进行合理的划分,以保证仿真结果的准确性和稳定性。
接下来,我们需要设置流体的边界条件,例如汽车的速度、气流的温度和湍流模型等。
这些边界条件将直接影响到仿真结果,因此需要仔细地进行设置和调整。
在进行仿真计算时,Fluent软件会通过求解流体动力学方程来模拟汽车周围的气流场。
通过对流场的分析,我们可以得到汽车的阻力系数、升力系数以及压力分布等重要参数。
这些参数可以帮助工程师们更好地理解汽车周围的气流情况,进而进行汽车外形的优化设计。
同时,通过对流场的仿真计算,还可以得到汽车的空气动力学性能,如气动阻力、升力和侧向力等,为汽车的性能评估提供重要依据。
除了汽车空气动力学仿真外,Fluent软件还可以应用于多个领域的流体仿真,如航空航天、能源、环境工程等。
通过对流体的仿真分析,可以帮助工程师们更好地理解和优化设计方案,提高工程项目的效率和可靠性。
综上所述,Fluent作为一种流体仿真软件,在工程实践中发挥着重要作用。
通过对流场的仿真计算,可以帮助工程师们更好地理解和分析复杂的流体现象,为工程设计提供重要依据。
相信随着仿真技术的不断发展和完善,Fluent软件在工程领域的应用将会更加广泛,为工程实践带来更多的创新和突破。
基于FLUENT某型排气歧管性能分析
基于FLUENT某型排气歧管性能分析王书满(徐州开放大学,江苏徐州 221116)摘要:内燃机排气歧管是内燃机排气系统的主要组成部分,排气歧管的气体流动性能和动压力性能直接影响到内燃机的动力性、排放性和经济性.本文针对某型防爆柴油机排气歧管的结构进行性能分析,通过FLUENT模拟分析提出改进措施.关键词:排气歧管;有限元;性能;FLUENT;分析TK428:A:1673-260X(2015)04-0038-02排气歧管是车辆内燃机排气系统中的重要组成部分,影响着内燃机的动力性、经济性和排放.通过合理的数据分析对排气管路安装方式、尺寸和结构进行优化,有效地降低内燃机排气背压高,减少管路中出现排气紊流而造成的回压现象的出现,以保证内燃机稳定工作的可靠性.1 研究对象FB4105防爆柴油机的主要技术参数:防爆净功率40KW;转速2300r/min;净重350kg;总排量2.5L.建立虚拟三维物理模型,为计算机流体动力学的分析提供理论基础.通过数学模型解决气体的状态、设置边界条件,获得相关的参数,进行数值模拟分析,对速度、压力和湍动能流场进行分析,通过优化排气歧管某一局部结构来实现对排气歧管性能的改进,以提高设备工作效率,缩短开发周期,节省开发费用.根据测绘数据,应用三维软件建立排气歧管的三维模型,从三维模型图中抽取出气道三维图.设置排气系统数学模型边界条件:(1)入口边界条件:根据柴油机排量和转速给定入口速度V=12.06m/s,根据废气排放温度给定入口温度600℃,根据入口流速和结构给定入口处的湍流强度为0.3MPa.(2)出口边界条件:给定压力出口条件,假定出口压力为大气压力;(3)壁面边界条件:壁面边界条件为无滑移速度边界条件.2 分析过程2.1 Fluent软件功能Fluent是计算流体动力学CFD通用软件包之一,可以用来模拟分析不可压缩或可压缩范围内的复杂流体.Fluent具有多种求解方法、结构网格划分以及非结构网格划分技术,能够获得最佳的收敛速度和求解精度.使Fluent软件在机械制造、电子器械、航空航天、船舶制造、传热与相变、化工生产、噪声控制等方面得到广泛应用.GAMBIT是为了建立并网格化计算流体力学(CFD)模型的一个软件.通过GAMBIT的用户界面(GUI)可以接受CAD等软件设计的模型输入或者利用本身的功能进行几何模型设计.GAMBIT 是计算机流体力学软件模拟分析的前处理器,其主要功能包括几何模型的建立和网格生成.2.2 分析过程根据虚拟样机进行优化后,并把排气歧管气道三维模型导入Gambit软件中,建立流场的分析区域、进行网格划分并根据要求设定边界条件.划分排气歧管气道内流场网格,网格划分采用Tet/Hybrid(四面体单元/混合单元),单元类型为Tgrid(混合网格),主要采用四面体单元网格,部分使用三角形网格、六面体网格等,共划分了60757个网格单元.对排气歧管内流体进行100次迭代计算,从迭代残差图可以看出,图形由上向下逐渐减少,迭代100次后迭代解已经收敛到允许的误差范围了.排气气门叠开时,第三缸已经开始排气,第一缸并没有关闭,对两个气缸都在排气现象进行模拟分析,结果显示第一缸现象和单独工作时差不多,第三缸到出口的拐弯处速度和压力变化不是太大.通过图3可以看出,第一缸和第三缸同时工作时,他们中间的第二缸处出现了明显的涡流区域,图4显示气流在气道内波动很大.第三缸排气时模拟分析结果分析速度矢量图和压力分布云图可以看出,第三缸单独工作时仍然显示在到出口的拐弯处的区域,速度和压力变化很大,这一区域的动压很明显,对第一缸和第二缸的影响为出现了涡流现象,但是不是太大,对第四缸的影响不大.图8显示气道内的气流也出现了波动.2.3 模拟结果分析以第一、三缸气门叠开时排气模拟分析和第三缸排气时模拟分析结果对比为例,每个气缸到出口的拐弯处都出现了速度和动压变化较大的区域,排气时对其他气缸产生了涡流现象,气门叠开时,气道内的气流波动很大,各缸之间会产生相互干扰,即刚打开的气缸排气时,正好碰到即将关闭的缸窜来的没有排净的废气,这样就增加了排气的阻力,进而降低发动机的输出功率.分析显示废气气流较大,在转弯处,废气的流场通畅性差,易引起排气歧管在转弯处出现涡流,造成回压,废气流经转弯处时会产生一个很强的反射压力波,气缸干涉增强,影响了废气的排放,造成排气回压内燃机的排气阻力增大,内燃机排气功率下降.同时,转弯处的管壁受到废气冲击强烈,由于废气温度较高,易引起排气歧管的断裂.3 小结通过Fluent软件及网格划分前处理器Gambit建立排气歧管有限元模型,对气道进行了网格划分.并对单缸气门开启时,气道内的流速和压力进行了模拟仿真,得到了速度矢量图和压力分布图;并对两个缸在气门叠开时,气道内的流速和压力进行了模拟仿真,获得了速度矢量图和压力分布图.对模拟结果进行了分析,多合一的排气歧管产品是较简单的漏斗形,在设计生产中能容易控制,缺点是不能让各支管排出的废气均匀混合排出,特别在气门叠开的时候,容易造成排气干涉现象的发生.-全文完-。
基于Fluent的进气稳压箱仿真分析
基于Fluent的进气稳压箱仿真分析田哲文;张楚云;蔡思;吴帮辉;李泽【摘要】FSC中国大学生方程式汽车大赛规则规定:为限制发动机功率,一个内部截面为圆形的限流阀必须安装在进气系统的节气门与发动机之间. 由于限流阀的存在,气流经过会使得流速增大,进而产生气流波动、压力不稳而影响进气效果,为缓解此影响,需设置稳压箱. 利用CATIA进行三维建模设计,利用Fluent进行仿真分析,确定体积为3.5 L的曲面形稳压箱,最后通过UDF方法仿真实际工况循环,验证了选型的合理性,达到了减少进气涡流、出口湍动能和提高充气效率、质量流量的目的,有利于提升发动机性能.%The rules of FSC formula student China competition, to limit engine power, an internal cross section for the circu-lar flow-limiting valve must be installed between the throttle and the engine air intake system.Due to the existence of the flow-limiting valve, the air through its will increases velocity, to alleviate the fluctuation of airflow and pressure is not stable that will effect of intake.So that set up a stabilizing chamber to guarantee the stability of pressure.The 3D model design by using CATIA software, the use of Fluent software for simulation analysis, to determinate volume of 3.5L surface stabilizing chamber,finally simulating the actual working condition by UDF method to verify the rationality of the model selection.Success decrease the intake vortex,turbulence kinetic energy and improve the charging efficiency, mass flow, finally benefit engine performance.【期刊名称】《武汉理工大学学报(信息与管理工程版)》【年(卷),期】2016(038)001【总页数】4页(P119-122)【关键词】Fluent;UDF;限流阀;稳压箱【作者】田哲文;张楚云;蔡思;吴帮辉;李泽【作者单位】武汉理工大学汽车工程学院,湖北武汉 430070;现代汽车零部件技术湖北省重点实验室,湖北武汉 430070;武汉理工大学汽车工程学院,湖北武汉430070;现代汽车零部件技术湖北省重点实验室,湖北武汉 430070;武汉理工大学汽车工程学院,湖北武汉 430070;现代汽车零部件技术湖北省重点实验室,湖北武汉 430070;武汉理工大学汽车工程学院,湖北武汉 430070;现代汽车零部件技术湖北省重点实验室,湖北武汉 430070;武汉理工大学汽车工程学院,湖北武汉430070;现代汽车零部件技术湖北省重点实验室,湖北武汉 430070【正文语种】中文【中图分类】TK412FSC中国大学生方程式汽车规则明确说明:驱动赛车的发动机必须为四冲程、排量为610 mL以下的活塞式发动机;混合动力(如使用车载储能设备驱动的电动机)是不被允许的,且为限制发动机功率,一个内部截面为圆形的限流阀必须安装在进气系统的节气门与发动机之间,并且所有发动机的进气气流都应流经该限流阀,使用汽油燃料的其直径为20.0 mm,使用E85燃料的其直径为19.0 mm[1]。
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。
基于CFD模拟计算的排气歧管及催化器总成设计
随 着汽 1 排 放标 准 的提 高 , 求 催 化刺 发 动机 i l I I 一  ̄ 一 : 、 提升 排放 性能 。 排 气歧管 及 催化器 总 成就 足把排
主 步骤 如下 排 I I 的 离 尽可 能 的缩 短 ,从 提 高催 化剂 的起 燃 成结 构进 行 没计 , 增加『 I 1 I 俞密封面 , 防 止催化 器潲 气… ; 2 ) 确 定 催 化 歧 管 和催 化器 相结 合 ,从而最 大 程度 上缩 了催 化 化 , 排放 问题 做 广泛 应刚 的一项技 术 排 气 歧 符 及脒 化器 K度 及锥 度 能起 到很 的导 流件 川 ,增
参数 , 通过 对载体 前端 面气流均 匀系数 、 压力损 失及氧传感 器处的气流流速 3项参数计算结果分析 , 选取蚌 壳式歧管摧化
器, 该催 化 器总成 满 足 发动 机 性 能和排 放 设 计 的要 求 为今 后排 气歧 管 及催 化 器总成 的设 计提 供 了有 效的 参考 作 用
关键词 : 汽油机 ; 排气歧管及催化器 总成 ; CF D分析 De s i g n o f Ex ha us t Ma ni f o l d a nd Ca t a l y t i c Co nv e r t e r Ba s e d o n CFD
汽 车 王 程!
F O C U S 技术聚焦
、 _
摘 要 :为 了满足 汽 油 机 的动 力性 、 经 济性及 排 放要 求 , 需要 对排 气歧 管 及催 化 器总成 零件进 4 i - ' f对性 的设 计 该 文 对 某发 动
fluent气流模拟案例
fluent气流模拟案例Fluent气流模拟是一种用于模拟和分析流体力学问题的计算流体力学(CFD)软件。
它可以模拟各种气流问题,包括空气动力学、热传导、物质输运等。
下面是一些关于Fluent气流模拟的案例。
1. 空气动力学模拟:利用Fluent气流模拟软件,可以模拟飞机、汽车等运动物体在空气中的行为。
通过调整模拟参数,可以了解空气动力学特性对运动物体的影响,帮助优化设计和改进性能。
2. 空调系统优化:利用Fluent气流模拟软件,可以模拟和优化建筑物中的空调系统。
通过模拟空气流动和热传导,可以评估不同的空调布局和参数设置对室内温度和空气质量的影响,进而提高空调系统的效率和舒适性。
3. 汽车气流优化:利用Fluent气流模拟软件,可以模拟汽车外部空气流动,以优化汽车的空气动力学性能。
通过调整汽车外形、车身下部的扰流器和气动套件等设计,可以减小汽车的空气阻力,提高燃油经济性和稳定性。
4. 风电场效应:利用Fluent气流模拟软件,可以模拟风电场中的风流场。
通过分析风流的速度和方向分布,可以选择合适的风力发电机位置和朝向,最大限度地利用风能,提高风力发电场的发电效率。
5. 空气污染扩散模拟:利用Fluent气流模拟软件,可以模拟空气中污染物的扩散过程。
通过分析污染物的浓度分布和传播路径,可以评估不同污染源的排放对环境的影响,帮助制定相应的环境保护措施。
6. 燃烧过程模拟:利用Fluent气流模拟软件,可以模拟燃烧过程中的气流和热传导。
通过分析燃烧室内的温度、压力和燃料燃烧效率等参数,可以优化燃烧系统的设计和操作,提高能源利用效率和减少污染物排放。
7. 管道流动分析:利用Fluent气流模拟软件,可以模拟管道中的气体或液体流动。
通过分析流速、压力损失和流量分布等参数,可以评估不同管道布局和直径尺寸对流体输送的影响,帮助优化管道系统的设计和运行。
8. 飞行器气动特性评估:利用Fluent气流模拟软件,可以模拟飞行器在不同飞行条件下的气动特性。
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序号
曲轴转角(deg)
第六缸
质量流
体积流
kg/s
m^3/s
380
380
0.5384
0.4395
400
400
0.0256
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1仿真条件
本课程报告使用Fluent对一进气歧管进行空气动力学仿真。该进气歧管的入口面积为5026.55 ,单个出口面积为2552.67 ,如图所示。
根据四冲程6缸发动机的工作循环表,将进气压力分成36种工况。
曲轴转角(deg)
第一缸
第二缸
第三缸
第四缸
第五缸
第六缸
0-180
0-60
进气
压缩序号
曲轴转角(deg)
第二缸
质量流
体积流
kg/s
m^3/s
25
500
0.5244
0.4281
26
520
-0.0002
-0.0001
27
540
0.3176
0.2592
28
560
0.5155
0.4208
29
580
0.5661
0.4621
30
600
0.6127
0.5001
31
620
0.3405
0.5197
0.4243
35
700
0.5717
0.4667
36
720
0.62
0.506
1
20
0.37864
0.309
2
40
0.3863
0.3154
3
60
0.3793
0.31
序号
曲轴转角(deg)
第五缸
质量流
体积流
kg/s
m^3/s
7
140
0.5459
0.4456
8
160
0.0947
0.0772
9
180
6
120
0.5982
0.4883
24
480
0.6208
0.5068
7
140
0.8844
0.7219
25
500
0.8893
0.726
8
160
0.4617
0.3769
26
520
0.3872
0.3161
9
180
0.6949
0.5672
27
540
0.6933
0.566
10
200
0.5208
0.4252
28
560
23
460
66000
24
480
60000
25
500
68000
85000
26
520
100000
85000
27
540
88000
85000
28
560
72000
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580
66000
30
600
60000
31
620
85000
68000
32
640
85000
100000
33
660
85000
88000
34
680
72000
0.6869
0.5607
33
660
0.6981
0.5699
16
320
0.5218
0.426
34
680
0.5197
0.4243
17
340
0.5737
0.4683
35
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0.5717
0.4667
18
360
0.6214
0.5072
36
720
0.62
0.506
进气歧管出口流量,详细数据请看附件
序号
曲轴转角(deg)
检查网格并定义长度单位
检查网格
显示网格
设置求解器
使用 湍流模型
边界条件设置
求解初始化
设置监视器
求解计算
求解完成
绘制速度矢量
绘制压力分布图
统计质量流量
3结果统计
进气歧管入口流量
序号
曲轴转角(deg)
入口
序号
曲轴转角(deg)
入口
质量流
体积流
质量流
体积流
kg/s
m^3/s
kg/s
m^3/s
1
20
0.89
作功
60-120
排气
压缩
120-180
作功
进气
180-360
180-240
压缩
排气
240-300
进气
作功
300-360
排气
压缩
360-540
360-420
作功
进气
420-480
压缩
排气
480-540
进气
作功
540-720
540-600
排气
压缩
600-660
作功
进气
660-720
压缩
排气
序号
曲轴转角(deg)
0.7266
19
380
0.8645
0.7057
2
40
0.4452
0.3635
20
400
0.4049
0.3306
3
60
0.6921
0.565
21
420
0.688
0.5616
4
80
0.5041
0.4115
22
440
0.5228
0.4267
5
100
0.5531
0.4516
23
460
0.5738
0.4684
11
220
66000
12
240
60000
13
260
68000
85000
14
280
100000
85000
15
300
88000
85000
16
320
72000
17
340
66000
18
360
60000
19
380
85000
68000
20
400
85000
100000
21
420
85000
88000
22
440
72000
第一缸
质量流
体积流
kg/s
m^3/s
1
20
0.51145
0.4175
2
40
0.0589
0.048
3
60
0.3128
0.2554
4
80
0.5041
0.4115
5
100
0.5531
0.4516
6
120
0.5982
0.4883
7
140
0.3385
0.2763
8
160
0.3671
0.2997
9
180
0.3521
进气道末端的压力值(pa)
第一缸
第二缸
第三缸
第四缸
第五缸
第六缸
1
20
68000
85000
2
40
100000
85000
3
60
88000
85000
4
80
72000
5
100
66000
6
120
60000
7
140
85000
68000
8
160
85000
100000
9
180
85000
88000
10
200
72000
18
360
0.6214
0.5072
19
380
0.3261
0.2662
20
400
0.3793
0.3096
21
420
0.3573
0.2917
序号
曲轴转角(deg)
第四缸
质量流
体积流
kg/s
m^3/s
31
620
0.5412
0.4418
32
640
0.058
0.0475
33
660