重型商用汽车排气系统流场分析
汽车排气系统的CAE分析与优化设计
汽车排气系统的CAE分析与优化设计摘要：针对汽车排气系统对车身噪音和振动方面的影响因素进行综合分析，构建汽车排气系统的三维结构模型，使用CAE软件模拟设计汽车排气系统中发生的断裂现象，并使用有限元法分析汽车排气系统的结构，对事故原因进行有效分析并解决，完善优化关键结构设计，使用试验车辆耐久性的方式验证其优化方案的可行性。
关键词：汽车排气系统；CAE分析；优化设计前言：汽车的主要振动方式是其排气系统，汽车在日常运行过程中，发动机会对汽车排气系统定期作用激振力，进而对汽车排气系统的可靠性能和使用寿命造成一定的不良影响。
而CAE工具的使用可有效辅助汽车产品的设计工作，包含汽车研发过程中的设计校核、三维设计、整车造型以及零件加工等方面，可为实际的汽车研发工作提供相应的数据和经验。
1、CAE技术的实际作用和汽车排气系统概述1.1 CAE技术的实际作用汽车排气与排气系统内的各个零件分析工作、计算工作、设计工作具有十分密切的联系，使用CAE技术能全面反映排气系统中的所有特性，从而选取与发动机更为匹配的排气系统产品。
使用的CAE技术具有以下几方面实际作用：首先，在汽车研发过程中使用CAE技术可有效降低其设计周期，并在汽车建模和分析工作中使用参数化造型和实体造型，极大便利了参数和模型的修改过程，从而进一步降低确定合理结构参数所需要的工作时间。
其次，可有效降低汽车研发成本。
在汽车研发过程中，使用CAE工具可有效分析汽车中相应零部件的功能，研发费用相较于室内试验和道路实际试验要低很多。
最后，在汽车研发过程中使用CAE 软件，可对汽车中的零件进行有效优化，从而为用户研发出性能更为出色的零件和汽车产品。
在使用CAE工具前，应注意以下两方面内容：第一，应熟练掌握CAE技术的使用方式。
第二，应提供基本的数据库和相关实验数据。
相关实验数据是指各项材料的特性和道路特性等数据。
数据库应包含汽车企业在进行汽车研发过程中所积累的数据。
汽车排气系统的流场分析与优化
主题 词 ： 排气 系统
流场
分析
ＣＦ Ｄ
中图分 类号 ：４ ４ 文献标识 码 ： 文章编 号 ：００ ３０ （００ ０— ０４ ０ Ｕ６ Ａ １０ —７ ３２ １ ）１０ １— ３ Ｆｌ ｗ ｅｄ Ａｎ ｌ ｓｓａ ｄ Ｏ ｐ ｉ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｏ Ｆｉｌ ａ ｙ ｉ ｎ ｔｍ ｚ ｔｏ ｆＡｕｔ ｍ ｏ ｉ ｅＥｘ ｕ ｔＳ ｓｅ ｏ ｔｖ ｈａ ｓ ｙ ｔ ｍ
２ 理 论 基 础
一
维 模 拟 主 要 基 于 流 体 动 力 学 理 论 ，采 用
力性 、油耗 也有 比较大 的影响 。借助 于数值模 拟 的
方 法 ， 理论 角 度分 析消 声器 的各 种 性能 （ 力 场 、 从 压 温度 场 、 速场 、 入损失 等 ） 可 以大 大缩短开 发周 流 插 ， 期， 提高开 发效率 ， 降低试 验费用 。排气 系统 的数值 模拟 涉及 到流体动 力学 、结构 动力学 以及声学 等多 个学 科 的知 识 ．同时又 与发动机 耦合 在一起 国内 外 学者 对此进 行 了多 方 面的研 究［ ］ Ｉ． － 取得 了一 系列 ９
的成 果 。
有 限 体 积 法 求 解 ． 即将 整 个 排 气 系 统 离 散 为 体
Ｌ ｎ ｌａ ｇ ｉＨｏ ｇ ｉｎ ，Ｗ ａ ｇ Ｈａ ｙ ｇ ｎ ｉａｎ ，Ｗ ａ ｕｌｎ ｎｇ Ｗ ｉ
（ ｈｎ ｕｏ ｏ ｖ ｅ ｈ ｏ ｇ Ｃ ｉ Ａ ｔｍ ｔ ｅＴ ｃ ｎ ｌ ｙ＆ Ｒ ｓａｃ ｅ ｔ ） ａ ｉ ｏ ｅｅ ｒｈＣ ｎｅ ｒ
【 ｓｒｃ］ ａ ｙａ ｉｓｅｕｔ ｎ ｆ１ ｎｔ ｄ ｏ ｆａ ｕ ｍ ｔｅ ｅｈ ｕｔｓｓ ｍ ａ ｄ ３ ｉ ｌ ｉ Ａｂｔ ｔＧ ｓｄ ｎｍｃ ｑ ａｏ ｓｏ Ｄ ｕ ｓ ａｙ ｆ ｗ ｏ ｎ ａｔ ｏｖ ｘ ａｓ ｙｔ ｎ Ｄ ｓ ａ ｏ ａ ｉ ｅ Ｅｘｈａ ｓ ｙ ｔ ｍ ，Ｆｌ ｗ ｅ ｄ， ａｌｓｓ ｕ ｔｓ ｓｅ ｏ ｆ ｌ Ａｎ ｙ ｉ，ＣＦＤ ｉ
某重卡排气系统模态分析与悬挂点位置的确定方法
10.16638/ki.1671-7988.2018.21.035某重卡排气系统模态分析与悬挂点位置的确定方法樊于朝，蒙富强，胡志权，董铭，李鹏山（陕西重型汽车有限公司，陕西西安710200）摘要：为了使某重卡排气系统传递给车架的振动能量最低，提高排气系统使用寿命，文章通过建立该排气系统的有限元模型，在发动机激励频率范围内对其进行自由模态分析，得到了排气系统各阶固有频率与振型，之后在此基础上使用平均驱动自由度位移法(ADDOFD)得到了悬挂点的最优位置，为排气系统的设计优化提供了理论基础。
关键词：重卡排气系统；模态分析；平均驱动自由度位移法；悬挂点位置中图分类号：U462 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2018)21-101-03Modal Analysis of a Heavy Truck Exhaust System and the Method of Determiningthe Suspension PointFan Yuchao, Meng Fuqiang, Hu Zhiquan, Dong Ming, Li Pengshan( Shaanxi Heavy Duty Automobile Co., Shaanxi Xi'an 710200 )Abstract:In order to minimize the vibration energy transmitted by a heavy truck exhaust system to the frame and improve the service life of the exhaust system, this paper establishes a finite element model of the exhaust system to perform free modal analysis in the engine excitation frequency range. The natural frequencies and modes of each order of the exhaust system are used, and then the average driving freedom displacement method(ADDOFD) is used to obtain the optimal position of the suspension point, which provides a theoretical basis for the design optimization of the exhaust system. Keywords: exhaust system; numerical simulation; ADDOFD; suspension pointCLC NO.: U462 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2018)21-101-03引言排气系统作为重型卡车的重要组成部分，它的主要作用是排放发动机工作所产生的废气，同时使拍出的废气污染减少，噪音减少。
重卡用国V发动机排气后处理系统设计
Ｋｅ ｒ ｓ Ｈｅ ｖ ｕ ｙｔｕ ｋ Ｃｈ ｎ ｅ ｓｉｎ Ａｆｅ－ｒ ａｍｅ ｔ ｙｗｏ ｄ ： ａ ｙｄ ｔ ｃ ； ｉａ ｒ Ｖ ｍｉｓ ； ｔｒｔｅ ｔ ｎ ｏ ＣＬ Ｎｏ： ６ ．３ Ｄｏ ｕ ｎ ｏ ｅ Ａ Ａｒｉｌ Ｃ ． Ｕ４ ４２ ４ ｃ ｍｅ ｔ ｄ ： ｃ ｔｃｅＩ １ ７ ．９ ８ （ ０ ２ ０ ． ７０ Ｄ： ６ １７ ８ ２ １ ） ７ １．５
ＰＭ ． １ ０
８
Ｐ： ４ Ｍｎ１
Ｅ Ａ ０ Ｐ２０
Ｏｘ ３ ： ５
ＮＯ ：Ａ ｘ３ Ｏ
ＰＭ： ４ ｎｌ
周２
Ｐ Ｏ１ Ｍ： ５ ／ ０ ５ ，２０ ／
＇ ０ 欧 Ｉ ２ ６ ０ Ｖ
２０ ０７
Ｐ ｎ ∞ Ｍ
ＮＯ ：． ｘ２０
Ｐ ０ｏ ７ Ｍ： ２
闲３
Ｐ ｔ １ Ｍ｜．０ １
Ｎ ｘ转 化率可 达 ８％ Ｏ ５ 以上 ， 种后 处理 技术 方案 的作 两
ＮＯ １ ｘ ０，
２】 （３ ｌ
ＮＯ ： ７ ｘＯ２ Ｏ＝ ｒ３５
Ｊ２０ Ｐ０ ９
Ｐ Ｍ曲． ０１
用机 理 见图 ２ 。
Ｎ 由４ Ｏｘ ２ １ 欧 Ⅵ ０４ 以后
用 的是过 量空气 燃烧 和 高压缩 比技 术 ，ｃ Ｏ和 ｃ Ｈ排 排放 要 求 的 ，比如 欧Ⅵ 排放 ， 需要对 不 同后 处理 技 放 比汽 油机 低得 多，由于 Ｎ ｘ和 Ｐ 人体健 康伤 害 术进 行组 合才 能实 现 。 Ｏ Ｍ对
极大 ，因此 柴油 机排放 控 制主要 控 制 Ｎ ｘ和 Ｐ ，柴 ０ Ｍ
前 言
汽油大型客车的车辆空气流场与气动失稳研究
汽油大型客车的车辆空气流场与气动失稳研究引言在汽车工业的快速发展过程中，气动性能的研究和优化对于车辆的性能和安全起着非常重要的作用。
特别是对于大型客车，其行驶速度和尺寸较大，气动失稳可能会导致车辆的不稳定性和安全隐患。
因此，研究大型客车的车辆空气流场与气动失稳现象对于提高汽车的安全性和稳定性至关重要。
一、车辆空气流场的特点1.1 速度分布大型客车行驶时，空气流体与车辆产生接触和相互作用，形成了一个复杂的空气流场。
在车前部，流场速度较低，边界层流速分布不均匀；而在车身后部，速度加快，形成一个较大的涡流结构，对车辆的阻力产生明显影响。
1.2 压力分布在流场中，气体的压力分布对车辆运动和稳定性起着重要作用。
在传统布局的大型客车中，车前部气压较高，车身两侧气压较低；车身后部气压逐渐降低，形成了一个气压分布的梯度。
这些压力变化对车辆空气动力学性能产生重要影响，特别是在高速行驶时。
二、气动失稳现象分析2.1 升力失稳在汽油大型客车的高速行驶条件下，由于流场速度发生变化，产生了失稳性。
尤其是在安装了载货箱的情况下，升力的失稳现象更加明显。
当车辆速度达到一定数值时，车身前部的流场压力分布改变，会导致升力增大并产生半气动失稳现象，使车辆不稳定。
2.2 滚转失稳大型客车的滚转失稳是指车辆在转弯或躲避障碍物时，由于流场的不稳定性导致车身发生旋转。
这种车辆空气动力学不稳定性对行驶安全产生了较大威胁。
通过研究气动失稳现象，可以优化车辆设计，提高车辆的稳定性和安全性。
三、改进和优化方法3.1 车身形状优化通过优化大型客车的车身形状，可以改善车辆在高速行驶和转弯时的流场分布，减小气动阻力并提高车辆的稳定性。
例如，通过增加车身的流线型设计和减小气动阻力，可以有效降低气动失稳的风险。
3.2 涡流控制技术应用通过应用涡流控制技术，可以改变车辆周围的流场动力学变化，从而减小车辆产生的阻力和气动震荡。
这些技术包括在车身后部设置气动设备，如尾翼和扰流板，以减少后部涡流的影响。
重卡排气系统的模态分析及试验优化
重卡排气系统的模态分析及试验优化作者：张贵勇苏长春来源：《中国科技博览》2016年第30期[摘要]排气系统的振动与噪声是影响整车 NVH水平的重要因素，良好的排气系统结构布局和刚度匹配能够有效的降低排气系统与发动机之间以及车体之间的振动能量传递。
采用Hyperworks软件对某涡轮增压式发动机重型卡车两种类型排气系统进行有限元建模，同时依据有限元理论对此排气系统进行静平衡分析和模态分析，并通过实车振动测试对分析结果进行试验，以验证改进方式的有效性，不仅解决了频繁发生的排气管断裂问题，也为排气系统刚度及零部件布局的选择提供技术依据。
[关键词]排气系统振动模态有限元分析中图分类号：TM641 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）30-0003-011 引言重型卡车作为一种生产工具，其使用的可靠性至关重要。
重卡排气系统在实际使用过程中的载荷工况比较复杂和恶劣，不但要承受来自发动机和路面的激励载荷作用，同时排气系统的热端还要承受高温热循环载荷的作用。
在这两种载荷同时作用下，汽车排气系统尤其是热端部分，很容易产生疲劳破坏而失效。
针对某重卡排气系统涡轮增压器端口部位排气管频繁损坏的现状，通过建立有限元分析模型，并通过振动试验测试验证的方法提出改进方案。
2 排气系统模型2.1 排气系统的物理模型图1为某重卡排气系统的三维模型，主要包括前排气管、排气辅助制动器、减震单元、后排气管、催化消声器和排气尾管，排气管材料为SUS 304不锈钢。
排气系统前端通过螺栓与发动机刚性相连，中间采用减振单元，后端与消声器连接。
在整车使用过程中，存在排气系统与发动机相连接的前排气管断裂问题。
2.2 系统摸态分析针对前排气管断裂问题，利用HyperMesh建立排气系统热端排气管有限元模型，模拟排气系统连接形式，采用二阶4面体单元，平均网格大小为4mm，进行网格划分，设定约束后，利用Abaqus对系统进行模态分析求解，排气系统模态计算结果如表1。
2024年柴油车排气系统市场需求分析
柴油车排气系统市场需求分析1. 概述柴油车排气系统是柴油车重要的组成部分之一，具有排放废气、降低噪音以及提升燃烧效率的功能。
本文将对柴油车排气系统市场需求进行分析，并探讨其发展趋势和未来的挑战。
2. 市场需求分析2.1 环境保护需求随着环境问题的日益严重，国家和地区对柴油车排放标准的要求越来越高。
用户对柴油车排气系统的需求主要集中在降低排放污染物、减少对空气质量的影响等方面。
2.2 燃油经济性需求随着石油资源的日益稀缺和油价上涨，用户对柴油车燃油经济性的需求也越来越高。
因此，柴油车排气系统的设计需要注重提高燃烧效率，减少能源浪费。
2.3 噪音控制需求柴油车常常被认为噪音较大，用户对降低柴油车噪音的需求也在不断增加。
柴油车排气系统通过噪音控制装置的设计，可以有效降低噪音水平，提升用户的使用体验。
2.4 舒适性和可靠性需求用户对柴油车排气系统的舒适性和可靠性提出了更高的要求。
舒适性是指在柴油车行驶过程中，排气系统不能产生明显的震动或异响。
可靠性是指排气系统的零部件在长时间使用过程中不易损坏，需要具备较高的耐久性。
3. 市场发展趋势3.1 升级换代随着技术的不断进步，柴油车排气系统将不断进行升级换代。
例如，采用更先进的材料和技术，以提高排气系统的性能和效率。
3.2 智能化和自动化随着智能技术的迅猛发展，柴油车排气系统也将朝着智能化和自动化方向发展。
例如，采用智能控制装置，实现对排气系统的更加精确的控制和调节。
3.3 绿色环保未来柴油车排气系统的发展趋势将更加注重绿色环保。
例如，采用更加高效的尾气处理装置，减少对环境的污染。
4. 挑战与机遇4.1 技术挑战柴油车排气系统的研发需要解决各种技术问题，如排放控制、废气处理等。
未来，随着相关法规和标准的不断提高，将给柴油车排气系统的研发带来更大的挑战。
4.2 市场竞争目前，柴油车排气系统市场竞争激烈。
要在市场中获得竞争优势，需要不断提升产品的性能和质量，并提供更好的售后服务。
汽车排气系统的声学性能及流场特性的数值分析研究的开题报告
汽车排气系统的声学性能及流场特性的数值分析研究的开题报告摘要：汽车排气系统的声学性能和流场特性一直是研究的热点之一。
本文将使用计算流体力学（CFD）方法对汽车排气系统的声学性能和流场特性进行数值分析研究。
首先，将建立汽车排气系统的几何模型，然后使用CFD软件进行数值模拟，分析汽车排气系统内部的气流分布、压力分布、温度分布、声压级等参数。
最后，将通过与实验结果的对比来验证数值模拟结果的准确性和可靠性。
关键词：汽车排气系统；声学性能；流场特性；计算流体力学；数值分析一、研究背景和意义近年来，汽车行业的快速发展使得人们对于汽车排气系统的声学性能和流场特性的研究越来越重视。
汽车排气系统的声学性能和流场特性不仅对于排放控制、节能减排等方面有着重要的作用，同时也会直接影响到汽车的性能指标和驾驶舒适度。
因此，对汽车排气系统的声学性能和流场特性进行深入研究，不仅有助于改善汽车排气系统的工作效率和性能指标，还能提高汽车的安全性和舒适性，从而为汽车产业的可持续发展做出贡献。
二、研究内容和方法本文将采用计算流体力学（CFD）方法对汽车排气系统的声学性能和流场特性进行数值分析研究。
具体而言，将分以下几个方面展开研究：1、建立汽车排气系统的几何模型，包括排气管、中段消声器、尾气消声器等组成部分。
2、使用CFD软件对汽车排气系统进行数值模拟，分析汽车排气系统内部的气流分布、压力分布、温度分布、声压级等参数。
3、通过参数的变化来分析汽车排气系统的声学特性和流场特性，并优化排气系统的结构、材料和参数等方面的设计，以提高汽车排气系统的性能指标和工作效率。
三、研究进展和计划目前，本文已经完成了对汽车排气系统的几何模型的建立，并开始进行基于CFD 方法的数值模拟研究。
计划在接下来的研究中，将进行如下工作：1、采用声学仿真方法，对汽车排气系统在不同工况下的噪声特性进行数值模拟，并与实验结果进行对比验证。
2、通过对汽车排气系统内部气流分布的数值模拟，分析气流的流速、压力、温度等参数，以及气流中的湍流特性，为排气系统的优化设计提供依据。
某重型汽车排气系统分析
Zhang Qiwen, Xie Tao, Zhou Liang, Li Peng ( Shaanxi Heavy Duty Automobile Co., Ltd, Shaanxi Xi'an 710200 )
图 6 湍流计算模型 排气系统进口边界设置为流量进口（Mass Flow Inlet）， 分为额定功率工况和最大扭矩工况两个不同工况下的空气流 量，出口为压力出口（Pressure Outlet），壁面采用无滑移边 界条件。 2.5 分析内容 通过计算，整个排气系统在额定功率工况下的压力分布 云图如图 7 所示，在最大扭矩工况下的压力分布云图如图 8 所示。
前言
在车辆设计中，排气系统的设计及在整车上的布置等只 要满足相关法规要求，一般不会进行系统的阻力计算校核， 而发动机匹配要求上有项排气阻力限值，对于初步设计的排 气系统是否符合匹配要求没有进行过定量分析，只是根据工 程设计经验仅仅进行了简单的定性分析。
根据流体力学相关理论，流体在沿着管路流动的时候， 由于管路的尺寸大小、管路的摩擦以及管路形状的变化等因 素，在管路内流体会产生一定的阻力。为保证排气系统的正 常工作，必须使所设计的排气系统总阻力小于发动机正常工 作所允许的最大阻力。为了验证某重型汽车排气系统是否符
作者简介：张启文，就职于陕西重型汽车有限公司。
合发动机的排放背压要求，以及是否具有再进一步优化的可 能性，通过借助 Star CCM+软件，选取车辆在两种典型工况 （额定功率和最大扭矩）下的性能参数，对排气系统进行了 流体动力学分析，仿真计算出了排气系统的流场分布及排气 阻力数据，下面对这种仿真分析方法进行简单的介绍。
某重型载货车空调系统CFD分析与优化
某重型载货车空调系统CFD分析与优化作者：暂无来源：《智能制造》 2017年第1期撰文/ 一汽解放汽车有限公司吕东陈涛郝勇王永康本文针对某重型载货车空调风道系统进行流态仿真数值分析。
计算结果显示，原始方案的出风口气流流量分配不合理，主驾驶员侧的热舒适性较差。
基于此对空调风道进行改进，在风道出口附近增加内部导流板并进行优化，有效地改善了出风口的气流分布，使风量分配更加均匀，明显提高了驾驶室的舒适性。
随着经济的发展，汽车市场的竞争愈发激烈，人们对汽车性能以及舒适性的要求也逐步提高，因此空调系统的设计变得至关重要。
车厢内部空间有限且封闭，空调风道系统于气流布局的合理性将直接影响驾乘人员的身心健康，合适的温、湿度和新鲜的空气会缓解驾驶员的疲劳，提高行车安全性。
近年来，随着计算机的迅猛发展，计算流体力学（CFD）在汽车空气动力学方向开创了新的研究方法，能够真实有效地模拟气流流动并快速获取流动特性参数，分析气流布局的合理性，进而对空调风道系统进行优化改进设计。
20 世纪90 年代，Yamamot 对卡车驾驶舱进行了简单的流场数值模拟，同时编写了用于评价热舒适性的程序。
通过对比试验数据，发现吻合性良好。
2007 年，安徽江淮汽车公司的霍长宏等人基于CFD 方法对某轻卡驾驶室除霜风道出口流量分配、速度场和压力场进行了分析，并对风道进行了改进。
2011 年，芦克龙，谷正气等人对某重型货车空调系统及驾驶室气流分布进行了仿真计算，并与试验值对比，针对风量分配不均的问题对风道进行了改进。
在对载货车空调的研究中，大部分学者侧重于通过调整结构数据的方法进行改进，并未系统地采取更为详细的优化设计。
基于此，作者将待改进结构定义设计变量，并取40 组样本进行参数优化，得到更加合理的优化结果。
本文采用STAR-CCM+ 软件，对某重型载货车的空调吹面风道进行流态数值模拟，得到出风口的流量分布，并与实车测试值进行对比，进而分析流量分布的合理性，实施优化方案设计，提高了驾驶室的舒适性。
【管理资料】汽车排气系统介绍分析解析汇编
按安装位置，可以分为前段、中段和尾段。
中段
尾段
前段
排气支管
功能：是与发动机气缸体相连的，将各缸的排气集中起来导入排气总管的，带有分歧的管路。
排气净化装置（三元催化）
三元催化器，是安装在汽车排气系统中最重要的机外净化 装置，它可将汽车尾气排出的CO、HC和NOx等有害气体 通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳、水和氮气。 当高温的汽车尾气通过净化装置时，三元催化器中的净化 剂将增强CO、HC和NOx三种气体的活性，促使其进行一 定的氧化-还原化学反应，其中CO在高温下氧化成为无色、 无毒的二氧化碳气体；HC化合物在高温下氧化成水(H20) 和二氧化碳；NOx还原成氮气和氧气。三种有害气体变成 无害气体，使汽车尾气得以净化。
消声器
在排气系统中，分有前消声器（副消气）和后消声器（主消声器）。
消声器的主要作用是降低发动机的排气噪声，并使高温废气能安全有效 地排出。消声器作为排气管道的一部分，应保其排气畅通、阻力小及 足够强度。
波纹管（连接软管）
波纹管是硬管道上的软连接，减缓管道的震动变形 。
此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！ 感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢
基于流场分析技术对柴油机排气歧管结构的优化
第２期（总第２１３期）２０１９年４月机械工程与自动化ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＮｏ．２Ａｐｒ．文章编号：１６７２－６４１３（２０１９）０２－００７４－０２基于流场分析技术对柴油机排气歧管结构的优化代彩彩（中航工业太原航空仪表有限公司 机电仪表厂，山西 太原 ０３０００６）摘要：针对煤矿井下防爆胶轮车所使用的柴油机排气歧管排气阻力较大的问题，应用ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ建立柴油机排气歧管和烟气三维模型，使用ＧＡＭＢＩＴ软件划分网格，并使用流体性能分析软件Ｆｌｕｅｎｔ对不同的进、排气管路进行烟气的速度流场模拟分析。
根据分析结果对排气歧管进行优化，并对优化后的歧管、烟气建模，进行网格重新划分及速度流场模拟分析。
分析结果表明：优化后的排气歧管涡流现象基本消失，排气阻力减小，流通性增强，切实改善了柴油机的排气性能。
关键词：防爆柴油机；排气歧管；排气阻力；流场分析中图分类号：ＴＰ３９１．７ 文献标识码：Ａ收稿日期：２０１８－０６－１３；修订日期：２０１９－０２－０１作者简介：代彩彩（１９８４－），女，山西太原人，工程师，硕士，主要从事航空类仪表设计及机械系统动力学分析和液压系统研究。
０ 引言矿用防爆胶轮车要在煤矿井下得到较大范围的使用，必须解决其动力来源柴油发动机的技术瓶颈［１］，目前一些科技人员已经对柴油机的防爆性能进行了研究，也取得了一定的成果，但是排气歧管的结构还不是很理想，排气阻力较大，对柴油机的排气性能有较大的影响［２］。
本文首先针对目前所使用的排气歧管建立烟气模型，并通过分析软件对不同的进气、排气管路进行烟气的速度模拟分析，随后根据分析结果对排气歧管结构进行优化，并进行烟气速度模拟分析。
１ 排气歧管结构优化前烟气速度流场特性分析１．１ 对排气歧管与烟气建模并划分网格采用ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ软件对柴油机排气歧管进行建模，然后根据歧管建立烟气模型，排气歧管与烟气模型由１个出口和４个入口组成，如图１所示。
汽车排气系统的流场分析与优化
汽车排气系统的流场分析与优化李洪亮;王海洋;王务林【摘要】给出了某汽车排气系统一维非定常流动的气体动力学方程组和三维模拟数学模型.建立了该汽车排气系统与发动机的联合模型,并利用此模型得到了排气系统进口温度、质量流量、密度等参数.以此作为边界条件,利用三维CFD软件对该汽车排气系统流场进行了模拟,找到了影响排气系统背压的关键结构并进行了优化.结果表明,模拟结果与试验结果吻合性良好,优化后排气系统背压由40.5 kPa降至30 kPa.【期刊名称】《汽车技术》【年(卷),期】2010(000)001【总页数】4页(P14-17)【关键词】排气系统;流场;分析;CFD【作者】李洪亮;王海洋;王务林【作者单位】中国汽车技术研究中心;中国汽车技术研究中心;中国汽车技术研究中心【正文语种】中文【中图分类】U4641 前言排气系统总成是汽车的关键零部件，其空气动力性的好坏直接影响到排放、噪声，并且对车辆的动力性、油耗也有比较大的影响。
借助于数值模拟的方法，从理论角度分析消声器的各种性能（压力场、温度场、流速场、插入损失等），可以大大缩短开发周期，提高开发效率，降低试验费用。
排气系统的数值模拟涉及到流体动力学、结构动力学以及声学等多个学科的知识，同时又与发动机耦合在一起。
国内外学者对此进行了多方面的研究[1～9]，取得了一系列的成果。
本文利用传递矩阵法，建立了排气系统与发动机的联合模型，并利用此模型进行了模拟，得到了排气系统进口温度、质量流量、密度等参数。
以此作为边界条件，利用三维CFD软件对排气系统流场进行了深入模拟，找到了影响排气系统背压的关键结构，并对此进行了优化。
2 理论基础一维模拟主要基于流体动力学理论，采用有限体积法求解，即将整个排气系统离散为体积元，在体积元中假定各标量(压力、温度等)均匀分布，利用体积元中心点数值进行计算，并假定各矢量(速度、质量流率、焓流率)在体积元边界进行。
一维非定常流动的气体动力学方程组可以写成如下形式。
汽车排气系统的流场分析与优化
汽车排气系统的流场分析与优化汽车排气系统是汽车内部的重要组成部分，其主要作用是将引擎燃烧产生的废气排出车外，同时通过减少噪音和减少尾气排放来提高汽车的性能和环保性。
为了让汽车排气系统达到最优的效果，需要对其流场进行分析和优化。
本文将探讨汽车排气系统的流场分析和优化方法及其重要性。
汽车排气系统的流场分析主要是通过数值模拟和实验分析两种方式进行。
数值模拟是通过数学公式和计算机程序来模拟气体在系统内的流动情况，从而评估不同设计方案的效果。
实验分析则需要建立实验测试系统，通过实际测量排气系统内的流量、温度、压力以及噪音等参数来评估系统效能。
流场优化的目标是优化汽车排气系统的流道结构，减少排气的阻力和噪声，提高排放性能，从而提高汽车的性能和环保性。
常见的优化技术包括改良排气管、增加消声器、加装优化的尾气处理装置等。
其中，改良排气管可以通过优化管径和长度、增加折弯和膨胀等手段来改善流动状态，减少压力损失和流动噪音。
扩大消声器的面积和优化排气管进出口位置，可以减轻排气噪音。
对于汽车制造企业来说，汽车排气系统的流场分析和优化无疑意味着大量的研发成本和维护成本。
但是，从长远来看，积极探索更优化的汽车排气系统，不仅能提升企业产品的技术含量和市场竞争力，还能进一步提高汽车产品的环保标准和行业质量监管标准，满足消费者的需求。
总之，汽车排气系统的流场分析和优化是汽车制造企业进行产品研发的重要一环。
正确认识其优化的重要性和方法，可以提升汽车性能和环保性水平，不仅符合社会的环保需求，也能为企业带来持续的盈利和发展。
汽车排气系统的流场分析和优化，不仅可以提高汽车的性能和环保性，同时还能降低车主维护成本，增加行车舒适度。
因此，在汽车制造业竞争日趋激烈的今天，汽车排气系统的优化已经成为掌握核心技术的重要环节。
在汽车排气系统的流场分析和优化中，数值模拟技术是起着关键性作用的。
数值模拟是通过计算机程序对排气系统内气体流动状态进行模拟计算，从而得出流场分布和物理参数，提供了更加精确的数值和可靠的依据。
某MPV车型发动机舱流场分析及优化
某MPV车型发动机舱流场分析及优化刘传波;占魁;刘康;段茂;李鹏【摘要】针对发动机舱底部气体逃逸、涡流现象及进气利用率较低的问题,利用CFD(computational fluid dynamics)数值模拟仿真方法对整车进行模拟风洞仿真研究,同时对发动机舱流场进行分析.为了减少气流的逃逸,提高散热器组进风量,在进气格栅后增加导流板结构,并优化导流板的角度.仿真结果表明:增加上、下导流板后散热器进风效率分别提升了8.92％和9.36％,且分别在沿Z轴方向上导流板为10°和下导流板为20°时,散热器进风效果最佳.最后通过整车热平衡试验验证了仿真结果的正确性和优化方案的可行性.【期刊名称】《武汉理工大学学报（信息与管理工程版）》【年(卷),期】2018(040)005【总页数】6页(P574-578,584)【关键词】MPV;发动机舱;CFD;导流板;整车热平衡【作者】刘传波;占魁;刘康;段茂;李鹏【作者单位】武汉理工大学机电工程学院,湖北武汉430070;武汉理工大学机电工程学院,湖北武汉430070;武汉理工大学机电工程学院,湖北武汉430070;武汉理工大学机电工程学院,湖北武汉430070;武汉理工大学机电工程学院,湖北武汉430070【正文语种】中文【中图分类】U462.2+2随着现代科学技术的发展，汽车行业对汽车排放性能、可靠性和油耗等方面的要求日益提高，其中汽车油耗的高低与发动机舱冷却系统的优劣有着直接的联系。
同时，汽车发动机舱中内元件模块化程度逐步提高，舱内布置日渐紧凑，使得散热条件愈发恶劣。
因此，汽车发动机舱冷却系统的相关研究成为了国内外学者关注的焦点，如YANG等[1]对冷却系统中冷凝器、散热器、风扇的布置方式进行了多方面探讨。
张宝亮[2]充分考虑零部件结构和发动机舱整体布置，结合一维和三维仿真优化了发动机舱散热性能。
采用CFD(computational fluid dynamics)对汽车绕流特性进行分析，已经逐渐成为汽车工业的主流研究方法。
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并 通过 穿孔 管或插 入 管连接 各腔 室 。插入 管 因有大 量 的孔存 在 ，在 穿孔 管 的建 模 中 ，开 孔率及 孔 径大
排气 管道 １ 排 气 制动 蝶 阀 ２ 挠 性 元件 ３和 消 声元 小 直接 决定 网格划 分 的多 少 ，在 计算 中 需要很 大 的 、 、 件 ６７组 成 ，不 同车 型的排 气 系统 是不 同 的 ，需 要 计 算 量 和 计 算 时 间 。消 声 器 的穿 孔 板 孔 径 一 般 为 ．
ｉ ｎ ｒｆ ｉ ｅｄ ｉ ｅ ｅ ｌ ｉ ｒｂ ｔｄ ｏ ｈ ｅ ｏ ｄ ｃ ａ ｅ ， ｌｒ ｅ ｔ ｒ ｕ ｅ ｃ ｓ ｏ ｖ ｏ ｓ ｅ ｕ ｅ ｏ ｎ ｅ ｕ ｄ ｆ ｌ ｓ ｖ ｎ ｙ ｄ ｓ ｉ ｕ ｅ ｎ ｔ ｅ ｓ ｃ ｎ ｈ ｍｂ ｒ ａｇ ｂ ｌｎ ｅ ｉ ｂ ｉｕ ｌ ｒ ｄ ｃ ｄ ｔ ｌ ｉ ｔ ｕ ｙ
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所 降低 ，消声 器 总体性 能得 到改 善 。 关键 词 ：商用 车 ；排气 系统 ；数值 模拟 中图分 类号 ：Ｕ Ｂ ．３ ＋４ 文 献标识 码 ：Ａ 文章编 号 ：１ ７ — ９ ８（ ０ ２） ９ ２ — ４ ４ ４１ ４ ． ６ １７ ８ ２ １ ０— ８ ０
Ｆｌ ｗ ｅｄ ａ ｌ ｓｓｏ ａ ｙ ｃ ｍ ｍ ｅ ｃａ ｅ ｃｅｅ ｈａ ｓ ｙ ｔ ｍ ｏ ｆ ｌ ｎａ ｙ ｉ ｆｈｅ ｖ ｏ ｉ ｒ ｉ ｌ ｈｉｌ ｘ ｕ ｔｓ ｓｅ ｖ
汽 车 实 』 技 术 ： 仃
设 计研 究
ＡＵＴＯＭＯＢＩＬＥ ＡＰＰＬＩＥＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
２ 年 第９ ０１ ２ 期
２Ｏ１２ Ｎ０．９
重型 商用汽车排气 系统流场分析
张文博 ，姜小方
（ 陕西 重型 汽车 有 限公司 ，陕西 摘 西安 ７ ００ ） １２０
要 ：随着机 动车 辆尤其 是重 型商用 车辆 的增 加 ，车辆废 气 、噪 声等 问题 已成 为影 响人 们 日
ｐｒｖｅ ｔｃ ｕｓｎ ｅ ｏ ｄ ｒ ｉｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｐ ｒ ｔ ｒ ｈ ｎ ｅ ｉｔｎ ｔｖ ｌ ｈ ｗｏ ｃ ａ ｂ ｒ ， ｔ ｅ ｅ ｅ ｎ ａ ｉｇ ｓ ｃ ｎ ａｙ ｎｏｓ ｎ ｈｅｔｍ ｅ ａ ｅ ｃ ａ ｇ ｓｄ ｓｉ ｃｉ ｅｙ ｉ ｔ ｅｔ ｈ ｍ ｅ ｓ ｈ ｎ ｔ ｕ ｎ ｈ ｏ ｔｅ ｍ ｐ ｒ ｔ ｒ ａ ｅ ｌｗｅ ｅ ｏ ｎ ａ ｄｔ ｅｃ ｍ ｐ ｅｅ ｐ ｒｏ ｍ ａ ｅｏ ｆ ｅ ｓｐ ｒｅ ｔｄ ｕ ｌｔ ｅ ｅ ａｕ ｅＣ ｂ ｏ ｒｄ ｄ ｗ ｏ ｔ ｎ ｎ ｈ ｌｔｄ ｅ ｆ ｒ ｎｃ ｆｍｕｆ ｒｉ ｅ ｆｃｅ ． ｌ Ｋ ｅ ｒ ： Ｃｏ ｍ ｅ ｃａ ｅ ｉ ｌ ｅ ｈａ ｔｓ ｓｅ ； ｎ ｙ ｗｏ ｄｓ ｍ ｒ ｉｌｖ ｈ ｃｅ； ｘ ｕｓ ｙ ｔ ｍ ｕｍ ｅ ｉａ ｉ ｕｌｔｏｎ ｒｃ ｌ ｍ ａ ｉ ｓ
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（ ｈ ａ ｉ ａ ｙＤｕ ｙＡｕ ｏ ｂ ｌ ． ｔ ， ｈ ａ ｘ ａ ２ ０） Ｓ ａ ｘ ｖ ｔ ｔｍｏ ｉ Ｃｏ， ｄ Ｓ ａ ｎ ｉ ｎ７ ０ Ｈｅ ｅ Ｌ Ｘｉ １ ０
Ａｂｓｒ ｃ ： ｉ ｅｉｃ ｅ ｓｎ ｆ ｏ ｏ ｅ ｃ ｅ ， ｓ ｅ ｉ ｌ ｅ ｖ — ｕ ｙｃ ｍ ｍ ｅｃａ ｅ ｉｌｓ ｐ ｏ ｌｍ ｓ ｔ ａ ｔ Ｗ ｔ ｔ ｒ ａ ｉｇｏ ｍ ｔ ｒ ｈｉｌｓ ｅ ｐ ｃａｌ ｔ ｈ ａ ｙ ｄ ｔ ｏ ｈｈ ｎ ｖ ｙ ｈｅ ｒ ｉｌ ｈ ｃｅ ， ｒ ｂ ｅ ， ｖ
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～Ｏ 根据 发动 机型 号和 整车 布 置进行 设计 优化 ，保证满 ３ ｌｍｍ ， 微 穿 孔 板 消 声 器 穿 孔 板 孔 径 一 般 为 ０５ １ ｍｍ。本 文 在分 析 允 许范 围 内，根 据 实 际 的 ． ． －Ｏ 足 发 动机 排气 标准 要求 ，减 少发 动机 的功率 损失 。 资源 将 开孔 率缩 小 ，选用 孔径 为 ｌｍｍ，开孔 １０ Ｏ ４
ｄ ｓｒｂ ｔｏ ｉ ｔｏ ｆｐ ｒ ｍｅｅ ｓｏ ｎ ｒｐ ｅ ｓ ｒ ， ｖ ｌｃｔ ｔｍｐ ｒ ｔ ｅａ ｄ Ｓ ｎ． ｃ ｒ ｉ ｇｔ ｈ ｉｔｉ ｕ ｉｎ ｓｔ ｉｎｓｏ ａ ａ ｔｒ ｆｉ ｅ ｒ ｓｕ ｅ ｕａ ｎ ｅｏ ｉ ｙ， ｅ ｅ ａｕｒ Ｏ ｏ Ａｃ ｏ ｄ ｎ ｏ ｔ ｅ ｎ ａ ａｙ ｉ ｅ ｕ ｔ ，ｔ ｅｉ ｎ ｒｓｒ ｃｕ ｅｏ ｎ ｌｓｓ ｓ ｌｓ ｈ ｅ ｕ ｔｒ ｆｍｕ ｅ ｐ ｉ ｚ ｄ， Ａｆｅ ｄ ｆ ａｉ ｎ，ｔ ｅｐ ｅ ｓ ｅａｌｃ ｔｏ ｆ ｒ ｎ ｔ ｌ ｆ ｒ ｓｏ ｔ ｉ ｍｉｅ ｔｒ ｍｏ ｉ ｃ ｔｏ ｉ ｈ ｒ ｓｕｒ ｌ ａｉ ｎｏ ｏ
牛 顿第 二 定律和 能量 守恒 定律 来控 制 的 。这些基 本
图 ４ 穿孔管结构示意
消声器 在 穿孔 管处 结构较 复杂 ，所 以只需 对局
重要 意义 。
１ 、重型汽 车排气 系统结构 简介
为 了降低 排气 噪声 及温 度对 环 境 的影响 ，在排
图 ２ ＣＦ 数 值 模 拟 流 程 图 Ｄ
本文 研 究 的消声器 内部 由扩 张室 、 共振 室组 成 ， ．
气系 统 中布置 了相 应 的消 声 降噪元件 。图 １ 国 内 为
ＣＬＣ ． Ｕ ６ ．３ ＋４ ・ ｃ ｍｅ ｔ ｏ ｅ Ａ Ａｒｉｌ Ｄ： ６ １７ ８ （ ０ ２ Ｏ ．８０ Ｎｏ： ４ ４１ ４ ． Ｄｏ ｕ ｎ ｄ ： ｃ ｔ ｅＩ １ ７ ．９ ８ ２ １ ） ９２ ．４ ｃ
作者简介 ： 张文 博 ， 工程师 ， 就职于陕西重型汽车有 限公 司 ， 主要从事商用 车开发研究工作 。
常 生 活的严 重 问题 ， 目前 的排 气 系统存 在不 能有 效 的降低发 动机 排气 噪声 ，同时排 气阻 力大 ， 而 发动机 功率 损 失较大 ，增加 了耗 油量 。 本 文通 过对某 商 用车 型排气 系统进 行 数值模 拟 ，计算 得到 了其 内部压 力 、速 度 、温度 等参 数 的分布 情况 。 根据 分析 结果 ，对 消声器 的 内部结构 进行 了优 化 。改进 后 ，内部流 场 的压力 分 布均 匀 ，腔 中大 的湍 流 明显减 少 ，避 免 二次 噪音 的 出现 ，温度 在两 腔 中变化 明显 ， 出 口温 度 有
２１ ０ ２年第 ９期
张文博
等 ：重型商用汽车排气系统流场分析
２ ９
的物理 定律 可 以用 一 些基本 数 学方程 式 来表达 ，它
引 言
们 的 常见形 式有 微分 方程 式和积 分 方程式 。计 算流
随着 机动 车辆 尤其 是重 型商 用 车辆 的增 加 ，车 体 力学 求解 问题 的基 本思想 是 ：用 离散 化 的数 学方 辆 废气 、噪声 等 问题 已成 为影 响人们 日常生 活 的严 法将 时空 区域上 的连 续物理 量 ，用 一系列 有 限个 离 重 问题 ，据 统计 ，环境 噪 声 的 ８ ％ 以上 来源 于机 动 散 点来代 替 ，即就是 将控制 方 程 中微 商和 积分 用差 ０ 车 辆 。噪 声 、动力 性 、经济 性和 排放 性 能一起 成 为 商 来替 代 ，并将 从微 分方程 转 化 的 元线 性方 程组 上 了评 价汽 车 品质 的重要 指标 。因此 ，汽 车排 气系 统 借 助于 计算 机进 行求 解 。 述基 本 思想如 图 ２所 示 。 应 是 以最 小 的排气 阻力 和 噪声 ，将 发动机 产 生 的高 压 、高温 气体 安全 的排 到 大气 中 。一般 来讲 ，为 了 控 制 排气 噪声 ， 比较常 用 的措施 是在 排气 系 统 中增 加 排 气 消声器 ，但 是加 装 消声器 后会 增加 了排气 背 压 和 排气 阻力 。消 声器 的 消声性 能越 好 ，结 构就越 复杂 ，排 气 背压 也就 越大 。因此 ，研 究 消声 性能好 、 排 气 背压 损 失小 的排气 消 声器对 整个 排气 系 统具有
个。
１ 排气管总成 ２ 排气制动蝶 阀 ３ 挠性软管 一 一 一
图 ３ 简化的消声器模 型
４ 排气管总成 ５ 支架 一 一
６消声器总成 ７ 排气尾管 一
图 １ 重型商用车排气 系统布置结构
２ 数 值 模 拟 研 究 及 模 型 的建 立 、
任 何流 体流 动在 物 理上 都是 由质 量守 恒定 律 ，