基于CFD的发动机进气道优化设计
用CFDCAD技术对柴油机进气管进行优化设计
应用CFD/CAD 技术对柴油机进气管进行优化设计韩同群,马祥宁(湖北汽车工业学院,湖北十堰442002)摘要:阐述了CFD/C AD 技术在发动机进气系统设计的应用,说明了商用CFD/C AD 软件具有较高的计算精度,可作为发动机的辅助设计的重要工具。
同时给出了某柴油机进气管优化设计的结果。
关键词:CFD ;C AD ;发动机进气管;优化设计中图分类号:TK 413.4 文献标识码:A 文章编号:1000-6494(2006)01-0013-04The Optimum Design of Diesel E ngine I ntake Duct byApplying CFD/CAD TechnologyH AN T ong -qun ,M A X iang -ning(Hubei Institute of Autorm obile Engineering ,Shiyan 442002,China )Abstract :In this paper ,the application of CFD/C AD technology in the design of engine intake system is presented.It concludes that commercial CFD/C AD s oftware had high simulation accuracy and can be used as an important assistant design tool.It als o gives the result of an optimum design of a certain diesel engine intake duct.K ey w ords :CFD ;C AD ;engine intake duct ;optimum design 作者简介:韩同群(1967-),男,硕士,副教授,主要从事内燃机电子控制技术研究。
应用CFD软件对发动机气道进行设计优化
４０摩托车技术２００８．０９
图４改进气道三维稳态流动计算的速度剖面
径，以增加气道的流通能力，提高转速下的充量系
ｏ．７
数ｌ ２）优化气道形状，以消除流动分离现象。改进０．６
气道计算模型如图３所示。
ｏ．５
螽 髅０．４ 删 煺０．３
ｎｓ骖３１０．５９９ ９—０，．６—２８一１ 二…Ｏ．．６３０５．６ｔ ５ ７ ｏ：茹１４ ０．４５８ ６∥Ｕ．Ｄ”ｏ
设计·研究Ｄｅｓｉｇｎ·Ｒｅｓｅａｒｃｈ
应用ＣＦＤ软件对发动机气道进行设计优化
彭北京丁维新胡军峰邓定红胡景彦 （浙江钱江摩托股份有限公司）
Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅ Ｐｏｒｔ Ｄｅｓｉｇｎ Ｕｓｉｎｇ ＣＦＤ Ｓｏｆｔｗａｒｅ
Ｐｅｎｇ Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｄｉｎｇ Ｗｅｉｘｉｎ Ｈｕ Ｊｕｎｆｅｎｇ Ｄｅｎｇ Ｄｉｎｇｈｏｎｇ Ｈｕ Ｊｉｎｇｙａｎ （Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｑｉａｎｊｉｉａｎｇ Ｍｏｔｏｒｃｙｃｌｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．）
／０．４５２ ３
ｏ·３５％．３５６ ６
０．２４７么…，
Ｏ．２
／
Ｏ．１
／
一新气道 ＋原气道
０
图３改进气道计算模型图
５改进气道模型计算结果
气门升程，ｍｍ 圈５改进气道－ｆｆ原始气遒流■系数对比
利用ＡＶＬ．ＦＩＥＲ软件建立了原型发动机气道ＣＦＤ 模型，对原型发动机的气道进行了三维稳态ＣＦＤ分
基于CFD仿真分析的某项目进气系统优化
10.16638/ki.1671-7988.2018.07.012基于CFD仿真分析的某项目进气系统优化李光武，邢冠华（华晨汽车工程研究院动力总成综合技术处，辽宁沈阳110141）摘要：进气系统压力损失及系统内的气流均匀度是影响发动机性能（功率，扭矩，寿命）及整车性能（油耗，排放等）的重要指标，根据经验，压力损失每增加1KPa，将损失大约3%的功率、扭矩；如果空气滤芯的气流均匀度不好，将影响空气滤芯的滤清效率及容尘量性能，从而影响发动机性能及寿命；如果空气流量计表面的气流均匀度不好，会影响空气流量计信号，导致EUC控制的喷油量不准确，从而导致油耗变多，排放过高，所以，在进气系统开发过程中，CFD仿真分析显得尤其重要，不仅可以满足发动机性能的要求，对整车油耗及排放也有积极的影响。
关键词：进气系统；CFD仿真；压力损失；气流均匀度中图分类号：U463.6 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2018)07-37-04Using CFD Simulation to Optimize Air Intake SystemLi Guangwu, Xing Guanghua（Brilliance Auto R&D Center, Powertrain Integrated Technology Section, Liaoning Shenyang 110141）Abstract:Pressure loss and inner air flow uniformity of air intake system is an important impact for performance of engine(power, torque, lifetime) and vehicle(fuel consumption, emission and so on), as a rule of thumb, 1KPa increase of pressure loss, power and torque of engine will loss 3%, if inner air flow is not uniform enough, filtration efficiency and duct holding capacity of filter element will be worse and there will be a bad effect for engine performance and lifetime; if the air flow around mass air flow sensor is not uniform enough, it will affect signal of mass air flow sensor, ECU will get wrong information and fuel volume provided to engine will be wrong, and fuel consumption will be higher and a bad effect for emission. So, CFD simulation is very important for air intake system development, it can help fulfill target of engine, and also have a better effect for fuel consumption and emission.Keywords: Air intake system; CFD simulation; pressure loss; air flow uniformityCLC NO.: U463.6 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2018)07-37-04前言在进气系统开发前，发动机会对进气系统提出压力损失的目标要求，压力损失是影响发动机性能（功率，扭矩，寿命）及整车性能（油耗，排放等）的重要指标[1]，压力损失在前期无法用样件进行台架验证的前提下，我们可以通过CFD仿真分析去计算进气系统压力损失的性能。
基于CFD分析的某发动机进气歧管结构优化
基于CFD分析的某发动机进气歧管结构优化龙彪;陈良;黄英铭;朱晨虹;占文锋;邵发科【摘要】进气歧管对发动机各缸进气均匀性和发动机动力性具有重要的影响.利用CAD/CFD相结合的手段对某发动机进气歧管的流通性能和进气均匀性进行分析和结构设计优化,结果表明: 优化后的进气歧管具有良好的进气均匀性,满足发动机最大进气量、最大功率和扭矩的要求.并且,进气歧管的均匀性对发动机整体进气均匀性具有关键作用.%Intake manifold has a great influence on intake uniformity and power output of engine. The flow capacity and intake uniformity of an engine intake manifold were analyzed and its structure was optimized based on CAD and CFD. The results show that the optimized intake manifold possesses good uniformity and can meet the demands of the maximum air intake volume, power and torque output of the engine. Besides, the uniformity of the intake manifold is a key point to the overall intake uniformity of engine.【期刊名称】《汽车零部件》【年(卷),期】2018(000)005【总页数】4页(P20-23)【关键词】进气歧管;CFD分析;均匀性;结构优化【作者】龙彪;陈良;黄英铭;朱晨虹;占文锋;邵发科【作者单位】广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院,广东广州 511434;广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院,广东广州 511434;广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院,广东广州 511434;广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院,广东广州 511434;广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院,广东广州511434;广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院,广东广州 511434【正文语种】中文【中图分类】U4640 引言进气歧管作为发动机进气系统的关键零部件，具有将新鲜空气分配到各个缸盖进气道的重要作用，其布置形式和流通结构对进气阻力、进气均匀性和缸内混合气运动有着很大的影响，进而影响发动机的动力性、经济性和排放特性 [1-3]。
基于CFD的大学生方程式赛车发动机进气系统设计优化
基于CFD的大学生方程式赛车发动机进气系统设计优化章东徽;代雪萍;张明;陈文;柏宇星;臧利国【期刊名称】《机电工程技术》【年(卷),期】2024(53)5【摘要】基于大学生方程式汽车大赛规则,为大学生方程式赛车赛用发动机春风650设计全新的进气系统。
基于CFD方法,针对6000转高转速工况下发动机进气系统进行研究。
采用ANSYS Fluent对进气系统进行瞬态三维流场仿真,时间步长设置为0.0005 s。
湍流模型选择为realizable k-ε湍流模型,Velocity-inlet速度设置为15 m/s,压力为标准大气压;pressure-outlet采用expression设置压力波动函数,进气压力曲线由实际测量得出并拟合为正弦函数。
对仿真结果进行后处理,主要对出口质量流量曲线、进气道内速度矢量分布图和压力云图进行分析研究。
通过流场分布得到如下结果:气流在进气系统内呈现出旋转的趋势,弯曲的管道中易形成螺旋气流。
进气系统中的压力波动周期循环,且稳压腔内部压力梯度较小。
设计的进气系统有效提升了进气量,改善了安装限流阀后发动机的性能,能够提升发动机在比赛工况下的工作性能,为FSAE进气系统设计提供了理论指导。
【总页数】4页(P82-85)【作者】章东徽;代雪萍;张明;陈文;柏宇星;臧利国【作者单位】南京工程学院汽车与轨道交通学院【正文语种】中文【中图分类】TH122【相关文献】1.基于CFD分析的某发动机进气歧管结构优化2.基于STAR-CCM+发动机进气歧管CFD分析及优化3.大学生方程式赛车的发动机可变进气技术研究4.基于CFD 方法分析优化天然气发动机进气均匀性因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
应用CFD软件对发动机气道进行设计优化
应用CFD软件对发动机气道进行设计优化
彭北京;丁维新;胡军峰;邓定红;胡景彦
【期刊名称】《摩托车技术》
【年(卷),期】2008(000)009
【摘要】发动机进排气系统的气体流动特性复杂，影响发动机的充气效率和换气损失，对发动机的动力性和经济性有重要影响。
进气道结构复杂，关键部位尺寸对进气流动影响很大，因此找到这些关键部位并合理修改结构是进气道改进工作的重点。
传统模式下对进气道的改进方法主要是在气道测试台上反复进行对比试验，时间周期长；利用CFD／Fire技术可以对气道的CAD模型进行流场模拟并将其可视化，能更加直观地显示出流动结构的不合理之处，使气道结构改进更具有针对性，节省时间。
【总页数】2页(P40-41)
【作者】彭北京;丁维新;胡军峰;邓定红;胡景彦
【作者单位】浙江钱江摩托股份有限公司;浙江钱江摩托股份有限公司;浙江钱江摩托股份有限公司;浙江钱江摩托股份有限公司;浙江钱江摩托股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U4
【相关文献】
1.固体火箭发动机设计优化参数驾驭技术与应用研究——设计空间确定算法及快速优化方法 [J], 欧海英;李晓宇;李洪伟;朱国涛
2.应用AVL-BOOST软件对发动机排气系统设计优化 [J], 丁维新;彭北京;邓定红;胡军峰;胡景彦
3.鱼雷发动机多学科设计优化应用展望 [J], 李斌茂;宇世俊;钱志博;程洪杰
4.发动机研发过程当中CFD软件的应用 [J], 王跃;蔡继业
5.非线性主轴降维映射法在固体火箭发动机设计优化中的应用 [J], 欧海英;张为华;赵经成;付战平
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cfd在现代柴油机进气道开发中的应用
cfd在现代柴油机进气道开发中的应用计算流体力学（CFD）是一种利用数值方法解决流体运动问题的工程技术。
它在现代柴油机进气道开发中起着关键作用。
通过模拟和分析流体流动，CFD可以提供有关进气道设计的重要信息，从而改善柴油机的性能和效率。
1. 减小进气阻力使用CFD技术可以对进气道进行优化，减小进气阻力，提高空气流通效率。
通过分析流体运动和压力分布，可以确定最佳进气道形状，降低能量损失，增加进气量，提升发动机的输出功率。
2. 优化燃烧过程CFD可以模拟燃烧过程，预测燃烧效率和排放物生成情况。
通过调整柴油机进气道的几何结构和喷油系统参数，可以改善空燃比分布，减少燃料消耗和排放物的产生。
这对于满足环保法规要求至关重要。
3. 减少噪音和振动CFD技术能够模拟流体在进气道中的振动和噪音特性，帮助设计师定位和消除潜在的噪音和振动源。
通过提前识别问题区域并进行优化，可以减少柴油机的噪声和振动，提高乘坐舒适性。
4. 提升热管理柴油机的进气道也承担着散热的功能。
通过CFD仿真，在进气道内可以更好地理解热传导、对流和辐射等热传输机制，并优化散热装置的布局和设计，以提高发动机的热管理效率，防止过热导致的故障。
5. 验证实验数据CFD可以与实验数据进行对比和验证，提供可靠的工程分析。
通过与实际测量结果进行比较，可以评估模型的准确性，并对模型进行校正和优化，从而更好地指导柴油机进气道的开发工作。
总结CFD在现代柴油机进气道开发中具有不可替代的作用。
它可以帮助优化进气道设计，提高燃烧效率，降低噪音和振动水平，改善热管理，并验证实验数据。
随着技术的不断进步，CFD将继续为柴油机的进一步改进和创新做出重要贡献。
内燃机进气道的优化设计
关于内燃机进气道的优化设计分析热工101班周维顺1001100135摘要：发动机进气道系统的气体流动特性复杂，影响发动机的充气效率和换气损失，对发动机的动力性和经济性有重要的影响。
以A VL—FIRE软件为平台，进而利用CFD技术进行三维稳态CFD分析和优化，研究发动机内的进气道内的气体流动状况是目前的研究热点。
采用合适的湍流模型和计算方法对发动机气道内的三维流场进行数值模拟，得到了不同气门升程下详细的流场信息。
通过流场分析，找到了进气道不合理的部位，提出了进气道改进优化措施，并再次进行了数值模拟计算，并进行优化前后的对比，达到内燃机的优化效果。
关键词：内燃机进气道A VL—FIRE CFD 优化措施仿真（1）我们为什么要对内燃机的气道进行优化这是一个值得深思熟虑的问题。
进气道作为发动机进气系统的重要组成部分，其结构直接影响进入气缸的空气量、气体的速度分布及其湍流状况等，这些因素都直接关系到发动机的燃烧过程，从而影响发动机的经济性、动力性和排放性。
因此，对发动机进气道内气体的流动特性进行分析对了解和研究发动机的工作性能是至关重要的。
传统进气道研发采用经验设计和稳流实验相结合的方法，研制周期长且较难得到理想方案，已不能适应现代高性能发动机研制工作的需要。
在现代发动机的研发中，进气道的设计和进气道一气门一燃烧室的匹配变得十分重要。
为获得良好的混合物质量和高燃烧率，新鲜充量的运动需要合适的宏观和微观结构：宏观结构包括缸内大尺度充气运动，如涡流和滚流；微观结构通常用湍流强度、湍流积分尺度和湍流时间尺度来度量，它们决定了火焰的传播速度。
因此由进气过程产生、在进气门关闭时刻建立的缸内流场结构对着火燃烧前燃烧室内的流场结构具有重要影响，并影响后续的燃烧过程。
在发动机产品的开发阶段，应用CFD 能准确找出气道结构不合理的部位，进行改进优化。
能够有效缩短设计周期，降低设计成本。
所以对内燃机的进气道进行优化是很重要的。
cfd在现代柴油机进气道开发中的应用
cfd在现代柴油机进气道开发中的应用CFD（Computational Fluid Dynamics，计算流体力学）在现代柴油机进气道开发中的应用引言：现代柴油机的进气道设计对于其性能和燃烧效率至关重要。
传统的进气道设计方法往往需要大量的试验和经验，耗费时间和资源。
然而，随着计算流体力学（CFD）技术的发展，它已经成为柴油机进气道开发中不可或缺的工具。
本文将探讨CFD在现代柴油机进气道开发中的应用，并分析其优势和挑战。
一、CFD在柴油机进气道流场分析中的应用柴油机进气道的设计需要考虑气流的流动特性以及与燃油的混合效果。
CFD技术可以模拟和预测气流在进气道中的流动情况，通过数值计算和数值模拟，可以得到流场的速度、压力和温度等重要参数。
在柴油机进气道的设计中，CFD可以帮助工程师们优化进气道的形状和尺寸，以达到最佳的气流分布和燃油混合效果。
二、CFD在喷油器设计中的应用喷油器是柴油机中关键的部件之一，直接影响到燃油的喷射效果和燃烧效率。
CFD技术可以模拟和分析喷油器内部的流动情况，通过优化喷油器的结构和喷孔的位置和尺寸，可以改善燃油的喷射效果和分布均匀性。
同时，CFD还可以预测喷油器附近的湍流和压力波动情况，以进一步优化喷油器的设计。
三、CFD在进气道噪音分析中的应用柴油机的进气道噪音是一种常见的问题，不仅会影响驾驶者的舒适性，还会对环境和周围居民产生噪音污染。
CFD技术可以模拟和分析进气道中的气流和声波的传播情况，通过优化进气道的结构和减震材料的使用，可以降低噪音的传播和产生。
CFD还可以预测不同驾驶工况下的进气道噪音水平，并提供改善措施的指导。
四、CFD在柴油机进气道热管理中的应用柴油机进气道的热管理对于提高燃油的燃烧效率和减少排放物的产生至关重要。
CFD技术可以模拟和分析进气道中的温度分布和热传导情况，通过优化进气道的散热结构和冷却系统的设计，可以有效地控制进气道的温度，降低热损失并提高燃烧效率。
基于CFD的柴油机排气道仿真与优化设计
结构与可靠性收稿日期:2009211230;修回日期:2010204216作者简介:殷玉恩(1982~),男,工程师,主要研究方向为内燃机工作过程数值模拟,E -m ai:lyi nyu en @1631co m 。
基于CFD 的柴油机排气道仿真与优化设计殷玉恩,康彦红,刘 胜,田永海(中国北方发动机研究所,山西大同037036)摘 要:建立了某柴油机排气道流体域三维模型并进行稳态CFD 计算,发现排气道流通性较差;在对排气道内部流场进行分析的基础上,指出了排气道结构上的不足之处,并针对性地进行了改进设计。
改进后排气道的仿真结果显示:排气道性能获得了较大提升。
关键词:柴油机;排气道;CFD ;优化设计中图分类号:TK42314+4 文献标识码:A 文章编号:1001-4357(2010)05-0031-03Sim u l a tion and O p tim iza ti on D esign of the D iesel Engi n e p s ExhaustPor t B ased on C FDY i n Yuen,K ang Y anhong ,L i u Sh e n g ,T ian Y ongha i (China North Engi n e Research Institute ,Shanxi D atong 037036)Abs tr a c :t The interna l fl u id do m ain 3D mode l of the exhaust port of a d i e sel engi n e was established and the steady-state CFD ca lculati o n was carried on .The resu lts sho w that the fl o w i n g perf or m ance of theexhaust port is bad .Then the deficiency is pointed out and the exhaust port is opti m ized aga i n st the defi 2ciency .The si m u lation resu lts sho w that the perf or m ance of the opti m ized exhaust port has been greatly i n creased .Ke yw ords :d iese;l exhaust por;t CFD ;opti m iz ati o n desi g n1 概 述进排气系统对发动机的充气效率和换气损失有重要影响,进而影响发动机的动力性和经济性。
基于CFD的汽车空气动力学性能分析与优化设计
基于CFD的汽车空气动力学性能分析与优化设计随着汽车工业的快速发展，汽车的性能和安全性愈发成为人们关注的焦点之一。
汽车空气动力学性能对其行驶稳定、燃油效率和行驶安全都有着重要影响。
而利用计算流体力学（CFD）技术可以对汽车的空气动力学性能进行分析和优化设计，以提高其性能和安全性。
一、CFD技术在汽车空气动力学性能分析中的应用通过CFD技术，可以对汽车在行驶过程中与空气的相互作用进行模拟和分析，以更好地了解车辆的流场特性和空气动力学性能。
具体应用包括但不限于：1. 空气阻力分析：利用CFD技术可以模拟汽车在行驶过程中面对空气的阻力，进而定量评估车辆的风阻系数。
通过优化车辆外形、车身下部和车轮部分的设计，可以降低空气阻力，提高燃油效率。
2. 气流分布分析：CFD技术可以模拟车辆周围的气流分布情况，包括车身表面的压力分布、空气流动的分离与绕流等。
准确分析气流特性可以帮助优化车辆的设计，减少气流阻力，提高行驶的稳定性。
3. 热管理优化：CFD技术还可以分析车辆在行驶过程中产生的热量和热流分布情况。
通过优化散热器的设计、改善引擎舱内空气流动，可以提高发动机和其他关键部件的冷却效果，防止过热造成的故障。
二、基于CFD的汽车空气动力学性能优化设计方法在基于CFD技术的汽车空气动力学性能优化设计中，需以下几个步骤：1. 建立准确的数值模型：首先，需要根据实际车辆的几何形状、尺寸和重要部件的布置，建立准确的三维数值模型。
模型的准确性对于后续的分析和优化设计至关重要。
2. 设置流场和边界条件：根据实际情况，为汽车模型设置适当的流场和边界条件，如驶入速度、周围环境温度等。
这些条件将直接影响到后续的模拟计算和优化结果。
3. 进行数值模拟计算：利用CFD软件对建立的数值模型进行数值计算，得到汽车在不同工况下的流场特性，如压力分布、速度云图等。
根据计算结果可以评估车辆的空气动力学性能和存在的问题。
4. 分析和优化设计：根据数值模拟计算的结果，分析汽车的空气动力学性能问题，如气流分离、阻力过大等。
12_柴油机螺旋进气道结构优化与CFD分析_昆明理工何常明等
analysed the characteristic that the gas flows in the inlet and cylinder, and the comparision and analysis of two schemes to the minimum section of intake port, the flow coefficient and swirl ratio of three intake models has been compared each other. The result of calculation indicates: Compared with original intake port , average swirl ratio, scheme of A improves 14.5%, and average discharge coefficient , scheme of B raise by 5.4%, so the minimum sectional area is one of the main structure parameters for intake port. Key words Diesel engine;Helical intake port;CFD
3
（1）
式中： c(α ) —对应于曲轴转角 α 的瞬时活塞速度，m/s c —平均活塞速度，m/s 平均涡流比在考虑气门升程和活塞速度情况下，通过从上止点到下止点有限积分获得： 1 c(α ) n n SN = dα （2） = ∫ n π c n
m
π
2
1
柴油机螺旋进气道结构优化与 CFD 分析
何常明 毕玉华 雷基林 申立中 颜文胜 王贵勇 (昆明理工大学 交通工程学院 云南昆明 650224) 摘要：采用数值模拟方法对卧式两缸柴油机进气道的流动特性进行了研究，根据 CFD 仿真 计算结果，分析了进气道以及缸内气体流动特性，并针对气道最小截面的两种修改方案进行 了对比分析，分别得出了三种气道模型的流量系数和涡流比，分析了气道性能变化趋势。计 算结果表明：与原气道对比，方案 A 的平均涡流比提高 14.5%，而方案 B 的平均流量系数 提高 5.4%，由此可见最小截面面积是影响气道性能主要结构参数之一，在螺旋进气道修正 设计过程中应予以充分重视。 关键词：柴油机；螺旋进气道；CFD 主要软件：AVL FIRE
cfd在现代柴油机进气道开发中的应用
cfd在现代柴油机进气道开发中的应用CFD在现代柴油机进气道开发中的应用引言：现代柴油机进气道的设计和优化是提高柴油机性能的重要环节。
传统的试验方法费时费力，而计算流体动力学（CFD）技术的出现为柴油机进气道的开发提供了一种更加高效和经济的方法。
本文将重点介绍CFD在现代柴油机进气道开发中的应用，探讨其在提高柴油机性能和减少排放方面的优势。
一、CFD技术在柴油机进气道设计中的应用1.1 网格划分在进行CFD模拟之前，需要对柴油机进气道进行网格划分。
合理的网格划分可以准确地模拟流体的流动特性，并保证计算结果的可靠性。
通过CFD技术，可以根据柴油机进气道的几何形状和流动特性，合理划分网格，以获得精确的计算结果。
1.2 流场模拟CFD技术可以对柴油机进气道的流动进行模拟和分析。
通过对流场的模拟，可以了解进气道内的气流速度、压力分布等参数。
同时，CFD技术还可以模拟柴油机进气过程中的湍流现象，帮助设计人员深入了解进气道内的气流特性，为进一步优化提供依据。
1.3 进气道的优化设计基于CFD模拟的结果，设计人员可以对柴油机进气道进行优化。
例如，可以通过改变进气道的形状和尺寸，以减小气流的阻力和湍流损失，提高进气效率。
此外，还可以通过优化进气道的曲率半径和角度，改善气流的均匀性，减少气缸之间的压力差异，提高柴油机的工作稳定性和燃烧效率。
二、CFD技术在柴油机进气道开发中的优势2.1 提高设计效率传统的试验方法需要大量的时间和资源，而CFD技术可以快速模拟柴油机进气道的流动特性，提高设计效率。
通过CFD技术，设计人员可以在计算机上进行大量的虚拟试验，快速评估不同设计方案的性能，并根据模拟结果进行优化，从而减少了试验的时间和成本。
2.2 减少试验成本传统的试验方法需要建立实验设备，购买试验材料，并进行大量的实际试验。
而CFD技术不需要实际的试验装置和材料，只需要进行计算模拟即可。
因此，CFD技术可以显著减少试验的成本，提高柴油机进气道的开发效率。
基于CFD的发动机性能优化
基于CFD的发动机性能优化《基于 CFD 的发动机性能优化》发动机作为现代工业的核心部件之一，其性能的优劣直接影响着整个设备的工作效率、能源消耗以及排放水平。
随着科技的不断进步，计算流体动力学（CFD）技术在发动机性能优化方面发挥着越来越重要的作用。
CFD 是一种通过数值计算来求解流体流动和传热等物理问题的方法。
在发动机领域，它可以模拟发动机内部的复杂流动现象，如进气、压缩、燃烧和排气过程，从而为优化发动机的设计提供有力的依据。
首先，让我们来了解一下发动机性能优化的重要性。
一台性能出色的发动机不仅能够提供强大的动力输出，还能降低燃油消耗，减少污染物排放，延长使用寿命。
而要实现这些目标，就需要对发动机的各个部件和工作过程进行精心设计和优化。
在进气系统的优化方面，CFD 可以帮助我们分析进气道的形状、长度和截面变化对气流速度和压力分布的影响。
通过模拟不同的进气方案，可以找到能够提高进气充量和均匀性的最佳设计，从而增加发动机的功率和扭矩。
对于燃烧室的优化，CFD 能够模拟燃烧过程中的燃料喷射、混合和燃烧反应。
通过调整燃烧室的形状、火花塞位置和喷油策略，可以实现更快速、更完全的燃烧，提高热效率，降低有害排放物的生成。
在排气系统中，CFD 可以研究排气管的长度、直径和弯曲程度对排气阻力和回压的影响。
合理的排气设计可以减少排气能量损失，提高发动机的换气效率。
然而，基于CFD 的发动机性能优化并非一帆风顺。
在实际应用中，存在着一些挑战和限制。
模型的准确性就是一个关键问题。
为了准确模拟发动机内部的复杂流动和燃烧过程，需要建立精确的几何模型和物理模型。
这不仅需要对发动机的结构和工作原理有深入的了解，还需要对相关的流体力学和热力学知识有扎实的掌握。
计算资源和时间也是制约因素。
复杂的 CFD 模拟往往需要大量的计算资源和时间。
对于一些大型的发动机模型，一次完整的模拟可能需要数天甚至数周的时间。
因此，在实际应用中，需要合理简化模型，采用高效的算法和并行计算技术，以提高计算效率。
基于CFD的柴油机排气道仿真与优化设计
Ｓ ｍ ｕｌｔｏ ｎｄ Ｏｐｔｍ ｉ ａ ｉ ｎ Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｈ ｉｓ ｌＥｎｇｎｅ ＳＥｘ ａ ｔ ｉ ａｉｎ ａ ｉ ｚ ｔｏ ｓｇ ｆｔ ｅ Ｄ ｅ ｅ ｉ ’ ｈ ｕｓ
Ｐｏ ｔ Ｂａ ｅ ｎ ＣＦＤ ｒ ｓ ｄ ｏ
Ｙｉ ｕｅ ， Ｋ ａ ａ ｈｏｎ ｎＹ ｎ ｎｇ Ｙ ｎ ｇ， Ｌｉ ｕ Ｓｈｅ ｎｇ， Ｔｉ ｎ Ｙ ｏ ｈａ ａ ｎｇ ｉ
（ ｈｎ ｏｔ Ｅ ｇｎ ｅｅｒｈＩｓ ｔｔ，Ｓ ａｘＤ ｔｎ ３ ０ ６ Ｃ ｉａＮ ｒ ｎ ｉｅＲ ｓａｃ ｔｕｅ ｈｎ ｉ ａ ｇ０ ７ ３ ） ｈ ｎｉ ｏ
Ａｂ ｔ ｃ ： Ｔ ｅ ｉ ｔ ｒ ａ ｕ ｄ ｄ ｍａ ｎ ３ ｄ ｌ ｆ ｈ ｘ ａ ｓ ｏ ｔ ｆａ ｄ ｅ ｅ ｎ ｉ ｅ ｗａ ｓａ ｌ ｈ ｄ ａ ｄ ｓｒ ｔ ａ ｈ ｎ ｅ ｎ ｌ ｉ ｏ ｉ ｍｏ ｅ ｅ ｅ ｈ ｕ ｔ ｒ ｏ ｉ ｓ ｌｅ ｇｎ ｓ ｅ ｔｂ ｉ ｅ ｎ ｌ ｆ Ｄ ｏ ｔ ｐ ｓ
ｅ ｈ ｕｓ ｏ ｔｉ ａ ．Ｔｈｅ ｈｅ ｄ ｆｃ ｅ ｃ ｓｐｏｎ ｅ ｕ ｎ ｈ ｘ ａ ｓ ｏ ｓｏ ｔｍｉｅ ｇ ｉ ｓ ｈ ｆ— ｘ ａ ｔｐ ｒ ｓ ｂ ｄ ｎ ｔ ｅ ｉｎ ｙ ｉ ｉ ｔ ｄ ｏ ｔａ ｄ ｔ ｅ ｅ ｈ ｕ ｔｐ ｒ ｉ ｐ ｉ ｚ ｄ ａ ａｎ ｔｔ ｅ ｄｅ ｉ ｔ ｔ
导入 ＩＥ 软件 中对 气道 流 体域 进 行 网格 划 分 。 网 ＣＭ
基于先进CFD方法的民用客机气动优化设计共3篇
基于先进CFD方法的民用客机气动优化设计共3篇基于先进CFD方法的民用客机气动优化设计1基于先进CFD方法的民用客机气动优化设计随着飞机制造技术的不断进步，民用客机的设计也越来越注重气动优化。
在确保安全的前提下，优化设计可以使客机飞行更加稳定、省油、舒适。
传统的客机设计大多采用试验和经验相结合的方法，但是这种方法繁琐、周期长、成本高。
因此，现在越来越多的设计师开始采用计算流体力学（CFD）方法进行气动优化设计。
CFD方法是一种利用数值方法来求解流场中流动物理量的工具，通过对客机不同部位的流场进行模拟计算，可以获得客机各部位的气动指标（如升阻比、横滚力系数、侧滑角等）和流场分布。
然后根据指标进行分析和修改，再进行CFD计算，不断调整设计，直到达到预期设计效果。
相比于传统试验方法，CFD方法具有以下优点：1.计算时间长短。
CFD计算可以在电脑上进行，不需要实际在大风洞试验，节约了时间和成本。
2.模拟精度高。
CFD方法可以模拟各种流动情况，精确度高，可以更加准确地分析和优化客机设计。
3.可以快速调整。
通过CFD计算可以不断进行设计的修改、优化和调整，结果可以快速反馈，方便设计人员进行进一步的优化。
在进行气动优化设计时，需要对客机进行分部分析。
首先根据客机的飞行条件，确定客机的主翼和机身等部件的气动特性。
然后进行CFD模拟分析，获得各部件的气动指标。
最后对各部件进行整体优化，以达到最终的优化效果。
举个例子，对于客机的机翼设计，我们需要考虑升力和阻力之间的平衡。
在CFD计算中，可以通过调整机翼的后缘形状、前缘后掠角等参数来改变升力和阻力的比例。
通过CFD计算的优化，可以使机翼在达到一定升力的情况下，阻力最小，从而达到最佳的气动效果。
此外，还可以对机身、进气道、排气系统等部件进行气动优化设计。
通过不断的CFD计算和优化设计，可以使客机的气动性能达到最优状态，进一步提高飞机的经济性和安全性。
总之，基于先进CFD方法的民用客机气动优化设计还处于不断探索和发展的阶段，但是我们相信，在未来这种方法将会越来越广泛地应用于客机的设计优化中，使客机更加高效、节能、安全随着CFD方法在航空工业中的不断发展，民用客机的气动优化设计将会越来越重要和广泛。
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。
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。
基于CFD方法分析优化天然气发动机进气均匀性
doi:10.3969/j.issn.1671-5446.2021.01.001基于CFD方法分析优化天然气发动机进气均匀性∗施东晓1,2,姚春德1,郭立新2(1.天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室,天津300072;2.中国一汽无锡油泵油嘴研究所,江苏无锡214063)摘要:利用CONVERGE软件网格生成技术擅长处理气门、活塞这类运动边界问题的优势,搭建了包含完整进气管路、真实气缸以及排气管路在内的天然气发动机进气系统的多缸仿真模型,克服了常规建模方法无法计算各缸进气量的问题;相比三维的单缸模型,该多缸模型又能评估各缸流动的差异,拓展了计算能力。
基于此方法分析了某国六天然气发动机的进气均匀性,并提出了优化均匀性的有效措施,结果表明,优化方案的进气均匀性得到显著提高。
关键词:天然气发动机;进气系统;均匀性;多缸仿真中图分类号:TK421.3文献标志码:A文章编号:1671-5446(2021)01-0001-06Analysis and Optimization of Intake Uniformity of Natural Gas Engine Basedon Multi⁃Cylinder CFD MethodSHI Dongxiao1,2,YAO Chunde1,GUO Lixin2(1.State Key Laboratory of Engines Combustion,Tianjin University,Tianjin300072,China;2.FAW Wuxi Fuel Injection Equipment Research Institute,Wuxi214063,China)Abstract:Taking advantage of the grid generation technology which can deal with moving boundary problems such as valve and piston, a multi⁃cylinder simulation model of the natural gas engine intake system including a complete set of intake pipeline,real cylinders and exhaust pipelines was built based on CONVERGE software.It overcomes the problem that the conventional modeling method can′t cal⁃culate the intake quantity of each pared with the three⁃dimensional single cylinder model,this multi⁃cylinder model can also evaluate the difference of flow in each cylinder,which expands the calculation ability.Finally,the intake uniformity of a China six natural gas engine was analyzed by this method.An effective measure to optimize the intake uniformity was put forward.Results show that the intake uniformity of the optimized scheme was significantly improved.Key words:natural gas engine;intake system;uniformity;multi⁃cylinder simulation引言随着全球汽车保有量的增加,石油资源短缺和环境污染已成为汽车工业可持续发展所面临的重大瓶颈。
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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
本文计算网格由 AVL F IRE软件 [ 6 ]自动网格生成 器 FAM E HYB IRD 生成 ,为了保证计算精度 ,在气门座 圈及气门密封面等部位最小网格尺寸为 0. 5mm ,稳压 腔网格最大尺寸为 8mm ,网格总数约为 80万 ,网格主 要由六面体单元组成 ,另外还包括少量的五面体和四 面体 。图 1是原始进气道的计算模型 :
4 进气道模型的优化设计和分析
4. 1 对原进气道的改进方案包括以下两方面 : 1)增大气门座直径 ,以便增加进气道的流通能
力 ,提高高转速下的充量系数 ; 2)优化进气道的形状 ,以消除流动分离现象 。
4. 2 改进后进气道计算模型如图 3 进气道根据上述方案改进后重新进行三维稳态的
流动计算 ,其速度剖面图见图 4,结果显示 ,流动分离 区消除了 ; 同时进气道流动的当量面积由原来的 240mm2 增大到了 330mm2 ,增大了 33%。改进后的进 气道流量系数最大值达到了 0. 64,比原始进气道流量 系数最大值 (0. 53)增大了近 21%。
O ptim um D esign of In let A ir Core of Eng ine by CFD Technology
Peng Be ijing, D eng D inghong, Hu Junfeng, Hu J ingyan
Zhejiang Q ianjiang Motorcycle Co. , L td. (W enling, Zhejiang, 317500, China).
引言
在发动机开发设计阶段 ,性能参数是非常重要的
考查指标 ,其中有很多参数都要进行优化 ,比如进气 道 、凸轮型线 、压缩比 、进气管内径 、化油器进气孔大小
作者简介 :彭北京 (1976 - ) ,男 ,大本 ,高级工程师 ,研究方向为发动机开发及分析 。
第 3期
彭北京等 : 基于 CFD 的发动机进气道优化设计
接近于气道稳流试验的真实状态 ,所定义的计算空间 还包括稳压腔 、进气道 、进气门 、进气门座圈 、模拟气缸 套和燃烧室 。其中在进气道入口所加的正方形稳压腔 的边长为 3d (其中 d为进气道入口直径 ) ,气缸套长度 取为 2. 5D (D 为气缸直径 ) ,与试验用模拟气缸套长度 基本保持一致 。 2. 2 计算模型的建立及网格划分
3)固定壁面边界选择绝热无滑移 ,采用标准壁面 函数对边界层进行处理 ;
41
小 型 内 燃 机 与 摩 托 车 第 38卷
4)不考虑气缸套与流体之间的热交换 ,在这里只 激活需要求解的方程 ———质量守恒方程 、动量守恒方 程以及标准 k - ε方程 (湍动能和耗散率方程 ) ;
第 38卷 第 3期 2009年 6月
小型内燃机与摩托车 SMALL INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND MOTORCYCLE
Vol. 38 No. 3 Jun. 2009
·设计 ·计算 ·
基于 CFD 的发动机进气道优化设计
彭北京 邓定红 胡军峰 胡景彦 (浙江钱江摩托股份有限公司 浙江 温岭 317500)
图 2是三维稳态的流动计算的速度剖面图 ,从图 中可知 ,圆圈处就是气体进入气缸的流动分离剧烈的 地方 ,由于流动分离 ,使得气门与座圈之间的空间没有 得到完全利用 ,结果显示流量系数只有 0. 5314 (实测 0. 53) ,当量流动面积只有 240mm2 ,这对于高速的进 气是十分不利的 。
的一致性 [ 7 ] 。同时可知该原始进气道的流量系数比 通常认为的理想值 0. 7 差距比较大 ,说明原始进气道 有很大的改进余地 。此外 ,从原始进气道三维稳态的 流动计算的速度剖面图中可以看出 ,在图中的 a标记 部位存在流动分离区 。
分量 。
2 数值模拟计算
2. 1 几何模型的建立
气道的几何模型是在 Pro / E中建立的 。首先画出
气道的轨迹线和剖面轮廓线 ,作为气道的基本框架 ,再
用边界混合工具 (Boundary blend tools)建立气道曲面 , 最后将曲面内填充成实体 ,得到气道的几何模型 。
为了使计算更好收敛 ,同时也为了使模拟计算更
等 。如何对这些参数进行优化一直是发动机开发中很
重要的一个环节 。发动机进 、排气系统的气体流动特
性对发动机的动力性和经济性有重要的影响 。进气道
的结构复杂 ,其关键部位的尺寸对进气流动影响很大 ,
因此找到这些关键部位并合理地修改其结构将是进气
道改进工作的重点 [ 1 - 3 ] 。传统模式下对进气道的改进
5)设定收敛准则时收敛精度设为 2 ×10 - 5 ,当各 方程迭代残差均小于收敛精度时 ,认为计算收敛 ,设定 最大迭代循环数为 3000,计算结果以流量系数和滚流 比值趋于稳定判断收敛 。
3 进气道模型计算结果和试验验证
3. 1 气道流量试验 目前气道流量试验台比较权威的研究机构是 R i2
cardo、AVL、FEV 世 界 三 大 发 动 机 设 计 公 司 和 美 国 SouthW est研究 院 等 。本 文 气 道 流 量 试 验 采 用 的 是 AVL 气道流量试验台 ,其最大特点是对滚流测量采用 激光多普勒 (LDA )测速技术 。该测量方法具有高精 度 、高重复性 ,对测量流场无任何干扰等特点 。气道试 验开发通常分为两个阶段 ,前期试验用气道模型采用 芯盒模型 ,进行气道选型与优化 ,在气缸盖设计完毕后 再采用气缸盖直接进行气道流量试验进行验证性试 验 。基于不同的假定条件 ,各大发动机设计公司都衍 生出了各自气道性能评价体系 ,其流量系数及滚流比 计算方法各不相同 ,本文中所使用的是 AVL 气道性能 评价体系 。 3. 2 原始进气道模型计算结果分析
机 ,样机试制后进行性能测试 ,发动机整体性能离设计
目标要求存在一定的差距 。经查找原因 ,发现发动机
的进气道的原始设计不合理 ,同时进气道的实物质量
也有些问题 。为此 ,本文利用 AVL - F IER软件建立了
原型发动机进气道 CFD 模型 ,对原型发动机的进气道
进行了三维稳态 CFD 分析和优化 。
方法主要是在进气道流量测试台上反复的进行对比试
验 ,时间周期长且有一定的盲目性 [ 4 ] 。利用 CFD / Fire
技术可以对进气道的 CAD 模型进行流场模拟并将其
可视化 ,能更加直观的显示出流动结构的不合理之处 ,
使进气道的结构改进更具有针对性 。
本公司全新设计 、开发了一款水冷 125mL 发动
1 数学模型
流体的控制方程是反映流体本质的数学模型 ,即