FSAE赛车发动机进气系统优化设计

根据大学生方程式赛事对赛车发动机进气限流的规定,并结合南京农业大学宁远车队以往参赛的经验,对新赛季赛车发动机进气系统进行优化设计。对进气系统形式及其相关部件参数进行选择,并通过GT-Power软件所建立的发动机模型,进一步确定进气总管长度与稳压腔体积这两个参数。利用CATIA软件建模和有限元分析、Fluent软件仿真分析,对进气系统做了结构和力学性能方面的优化。     

FSAE赛车发动机进气系统设计

文章主要对FSAE赛车发动机进气系统进行分析,从而在符合大赛规则的前提下设计出符合FSAE赛车高速性能要求的进气系统,即在赛车发动机进气系统中安装稳压腔.首先利用CATIA软件绘制两种进气系统的3D模型(含有稳压腔和不含稳压腔),再将其导入到ANSYS软件中进行模拟仿真分析,通过比较分析证明带稳压腔的进气系统在进气速度的均匀性与进气压力稳定性上均具有一定的优势.     

FSC赛车进气系统设计与CFD分析

针对FSC赛车发动机进气系统开发,进行了三维建模设计与CFD仿真优化分析。确定了进气形式和节气门体形式,根据比赛规则要求针对所采用发动机对限流阀稳压腔进行了设计,对进气歧管的长度进行了理论计算和选择。应用CATIA软件建立了三维模型,将模型导入到ANSYS软件里面对限流阀和进气系统整体进行了CFD分析。设计与分析结果表明:进气系统进气压力分布均匀,充气效率高,进气流畅且无迟滞现象。     

FSAE发动机进气系统的设计及仿真分析

根据FSAE赛车规则,利用三维制图软件NX8.5建立发动机进气系统的三维仿真模型,其中包含空气滤清器和节气门体,并就发动机的进气总管、稳压腔和进气歧管进行参数设计。在基本明确了进气系统的几何设计参数后,通过流体力学三大能量守恒方程,运用三维流体仿真ANSYS中Fluent模块对管内气流流场进行仿真分析与研究,量化了流场内部的压力及速度分布情况,进一步优化了进气系统的局部结构参数,并制定出合理的进气歧管结构参数,进气效率较原方案提升了7%。     

基于三维建模和数值模拟的CNG发动机进气系统分析

发动机进气系统的结构直接影响到发动机各缸的燃烧情况以及热负荷等各项性能,利用CFD技术建立三维流动模型,根据CFD计算经验将进气管内的气体流动视为三维可压缩定常流动。根据进气系统的CAD图利用GAMBIT软件建立三维模型并进行网格划分,最后用FLUENT软件进行三维流动的模拟计算,得到流场内各处流体速度的分布和变化情况,计算出各歧管出口处的流体质量流量,并分析了进气的不均匀性。     

FSC赛车涡轮增压发动机进气系统的优化设计

以本田CBR600RR自然吸气发动机为平台,将其改造为废气涡轮增压发动机。确定增压发动机的整体布置方案,进行了涡轮增压器的匹配选型。设计与之配套的进气系统,并用CATIA软件建立三维模型;利用FLUENT软件对进气系统进行流体动力学分析,根据分析结果对进气系统模型做了针对性的优化。研究结果表明,优化后的进气系统气流顺畅无回流,各歧管空气质量流量分布均匀。     

谐振腔对FSAE赛车进气性能影响

为设计FSAE赛车进气效果最佳的谐振腔,本文通过GT-Power软件,模拟分析得到某款单缸发动机在高转速工况下最佳谐振腔直径,根据分析结果选取谐振腔进出口锥角,利用ANSYS中的FLUENT模块对谐振腔进行参数优化对比分析,得到谐振腔的流场分布图。结果对比表明,高转速工况时选取直径为120 mm的谐振腔,进口直径为50 mm,出口直径为62 mm,进出口锥角分别为60°、30°的谐振腔进气气流供应稳定,进气效果最佳。该分析改善了FSAE赛车谐振腔对发动机进气性能的影响。     

双缸四冲程水冷发动机模拟仿真及进气系统研究

对农用型无人直升机用电喷发动机进行进气系统匹配设计,为验证所设计进气系统动力性能,运用GT-Power软件对双缸四冲程水冷发动机进行仿真计算,并对模型的准确性进行验证。同时采用该模型设计符合电喷系统的进气稳流箱结构,探讨两种不同的进气系统对发动机动力性能的影响,并对进气直管进行优化设计,得到在巡航工况点和最大功率工况点时,功率最大点所对应的直管长度在70 mm左右。     

FSC赛车建模与驾驶模拟器仿真研究

针对FSC赛车开发过程中的操纵稳定性分析,应用CarSim软件对赛车建模与仿真分析,基于驾驶模拟器进行主观评价。在CarSim中建立转向系统模型、制动系统模型和悬架系统模型,采用3D软件绘制三维车身、尾翼和发动机模型,导入到CarSim中实现整车动画仿真。在CarSim中按照比赛要求设置蛇形试验工况进行FSC赛车操纵稳定性仿真分析。根据FSC比赛规则,在CarSim中设计虚拟赛场,选取赛车手在驾驶模拟器上进行主观评价。仿真结果表明:开发的FSC赛车具有良好的操纵稳定性。     

基于驾驶模拟器的FSC赛车操纵稳定性主观评价研究

针对FSC赛车开发过程中的操纵稳定性分析,基于驾驶模拟器对FSC赛车进行了主观评价研究。应用Car Sim建立了包含车体、轮胎、转向系统、悬架系统、制动系统及传动系统的驾驶模拟器FSC赛车仿真模型,并应用3D软件绘制三维车身、尾翼和发动机模型导入到Car Sim中实现整车动画仿真。制定了评价指标,在驾驶模拟器上设计试验工况,选取FSC赛车车手进行试验和做主观评价。结果表明,开发的FSC赛车具有良好的操纵稳定性。     

进气相位对天然气转子发动机流场和燃烧过程的影响

转子发动机进气相位的改变不仅改变了进气效率,而且对缸内流场以及燃烧过程都产生很大的影响。基于FLUENT软件,通过编程实现了相应的三维动网格模型,添加了合适的湍流模型、燃烧模型、CHEMKIN化学反应机理,建立了基于化学反应动力学的三维动态数值模拟模型,并通过已有实验数据对比验证了模型的可靠性。在此基础上,对不同进气相位的周边进气天然气转子发动机的工作过程进行了数值模拟。计算结果表明:在进气持续期不变的情况下,随着进气开启角的提前,缸内涡团和旋流的强度、充量系数都不断增加,点火位置处的流场湍流度不断增加。火花塞点火后其附近的流场湍流度增加可以大幅度提高燃烧速率,但燃烧行程的整体燃烧速率不是一直随着进气开启角的提前而增大。相同进气持续期下,进气开启角为407°时,火焰传播速度最大,缸内示功图最好,同时NO生成量也最大。     

FSAE方程式进气系统的设计与优化

依照FASE方程式大赛规则,设计一套全新的适用于FSAE方程式的进气系统。首先根据发动机的选择,完成相关参数的设计计算和进气系统布置方案。其次,利用Fluent软件对已有的进气系统的结构进行分析,来对系统参数进行优化设计,确立全新的进气系统。最后,使用CATIA软件对全新的进气系统进行三维建模,并将其导入ANSYS软件中做进气系统的结构分析并将其与已有的进气系统进行对比,进气效率明显提高。     

某缸内直喷发动机进气歧管CFD模拟分析

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。     

基于正交试验的乙醇汽油发动机进气系统优化设计

为了提高发动机的充量系数,改善整机性能,针对一台掺烧10％乙醇的汽油发动机进行了进气系统的优化设计,分析了进气总管长度、进气总管管径、进气歧管长度、进气歧管管径对发动机性能的影响.用正交试验法建立了L16正交表,利用GT-POWER软件对LJ276QE汽油发动机进行了模拟计算.利用规范加权平方和法对模拟结果进行了分析,得到了进气系统结构参数对低掺烧比乙醇汽油发动机的功率、扭矩、燃油消耗率的影响主次顺序.优化后,发动机的功率最大提高2.86％、扭矩最大提高2.81％、燃油消耗率最大降低3.02％.     

基于FIRE的发动机工作过程数值分析研究

为了分析发动机的进气过程,本文采用基于控制容积法的组合式动态网格划分技术,分析了其进气道进气过程中缸内不同平面处的速度影响规律,为其进气系统的设计和优化改进提供了参考。     

基于贝叶斯方法的收割机发动机盖有限元模型修正

收割机发动机缸盖较为复杂,在进行有限元分析时,如果模型简化或计算模型选择错误对计算效果影响很大。为此,提出了一种基于贝叶斯方法的发动机缸盖有限元模型修正方法,在进行缸盖的有限元分析时,采用了贝叶斯方法对缸盖的刚度参数进行修正,有效地提高了计算仿真的准确性。为了验证修正模型的可行性和可靠性,利用Pro/E软件对收割机发动机缸盖进行了三维建模,并将模型直接导入到ANSYS软件中进行了网格划分,网格划分采用了分块网格划分的形式,提高了计算效率和计算的准确性。最后,运用ANSYS对发动机缸盖在工作条件下的应力分布进行了有限元仿真计算,结果表明:采用修正模型可以成功地计算得到较为准确的应力分布情况,从而验证了模型的可靠性,为收割机发动机缸盖的设计提供了重要的数据参考。     

基于STAR-CCM的拖拉机进气系统阻力数值模拟与试验

进气系统主要功用是供给发动机足够的清洁空气,其系统阻力直接影响进气量,进而影响发动机燃烧性能。文中以某拖拉机进气系统为研究对象,利用STAR-CCM软件对其流阻特性进行数值模拟。通过进气系统台架测试各测点静压值,与仿真静压值进行对标,其最大偏差为8.4%,验证了所建立的进气系统流阻仿真方法的准确性。研究结果可助力解决进气管路最小边界设计和空滤器降阻优化等问题,降低试验成本,缩短产品开发周期。     

甲醇发动机稳压腔结构对进气的影响研究

针对甲醇汽车发动机进气不均匀的问题,建立进气系统三维模型,运用湍流方程,对甲醇汽车发动机侧置进气系统内流场进行仿真计算,对比了不同稳压腔参数下的流线分布和各歧管中的质量流量,分析流场的流动特性,进而研究进气系统的进气均匀性。结果表明,进气总管与稳压腔的夹角增大有利于提高气体流动性,但夹角过大会产生较多涡流,在5°时进气均匀性最好;稳压腔壁面倾角增大,导致稳压腔容积增大,有利于提高充气系数,但倾角过大会导致腔内流体速度梯度变化大,在2°时,发动机进气均匀性最好。     

农机发动机涂层电容传感器故障诊断仿真研究

发动机是农机的重要部件,如果发动机上部件存在缺陷将严重影响农机性能的发挥。为了实现发动机涂层和管路的无损检测,将电容传感器引入到了故障检测系统的设计上,并利用ANSYS有限元仿真软件对故障诊断的效果进行了仿真模拟。为了使管路和涂层模型能够顺利地进行网格划分,采用了模型分块划分网格的方法,通过有限元管路和涂层的电容电场分布情况的模拟,得到了管路空管和满管、涂层的电场分布情况,并对关键参数进行了提取,对部件是否存在故障进行了成功的诊断,为农机发动机无损检测技术的研究提供了重要的技术参考。     

农机发动机叶片复杂零件的有限元网格生成方法研究

随着现代农机体积的不断增大,发动机的功率和散热问题成为制约农机发展的主要因素之一。为了提高农机发动机的散热效率,提出了一种基于有限元仿真的发动机风扇优化方法。由于发动机风扇属于复杂零件,引入了一种复杂零件的三维六面体网格划分方法,主要采用有限元模型和网格规划的原理,对复杂模型进行网格分块,最后通过网格整合有效地提高了有限元网格划分的效率和精度。为了验证网格划分方法对复杂机械零部件有限元网格划分的可靠性,以重型农机发动机散热风扇叶片的有限元网格划分和仿真模拟为例,对网格划分方法的可靠性进行了验证。有限元仿真表明:采用这种网格划分方法可以有效地实现复杂零件的三维网格划分。同时,将生成的网格代入到有限元软件中进行了仿真计算,将计算结果和实验测试结果进行了对比发现:仿真结果和实验结果基本吻合,从而验证了网格划分的可靠性。