内燃机排气消声器数值模拟研究进展

对消声器的研究一直侧重于声场和流场及消声机理的研究,且重点在探讨消声器内部声场和流场分布对消声器特性的影响,并建立二维和三维有限元及边界元设计模型,从不同角度研究消声器的性能。有限元适用于模拟消声器的内部流场和声场分析,而边界元法对求解消声器内部声场和外部辐射声场更有优势,一般都是通过分析消声器的插入损失来评价消声器的声学性能,通过分析阻力损失来评价消声器的空气动力性能。近年来随着计算机技术的发展,利用专业的三维声学软件对消声器的声学性能和空气动力性能进行模拟已成为消声器仿真的一个热点。     

拖拉机分流气体对冲排气消声器压力损失的研究

对课题组前期提出的拖拉机分流气体对冲消声器进行了内流场的优化与改进,运用CFD软件Fluent对原消声器进行了流场计算。分析发现:隔板及对冲区域是压力损失比较大的地方,其原因在于结构设计不合理引起的速度梯度的急剧变化。在自行设计的消声器试验台上,对原消声器进行了不同速度入口条件下的压力损失试验与仿真对比,结果表明:通过CFD方法可以很好地模拟消声器的压力损失,且消声器的压力损失随入口速度的增大而增大;对原模型进行结构改进,通过增加导流环、加大弯头半径等方法,消除了容易产生速度梯度的负压区,改进后的消声器压力损失比改进前的压力损失减小了30%左右。     

扩张腔式内燃机消声器空气动力性模拟分析

为了研究消声器不同结构对空气动力特性的影响,采用流体力学分析软件FLUENT对汽车消声器内部气流状态进行了模拟与数值计算,分析了扩张比及入口流速对消声器内气体压力损失的影响,得到流速-压力损失关系曲线图。数值模拟分析表明,内插管插入深度及其相对位置对消声器压力损失有很大影响,证实了流场数值分析的有效性。研究对改进消声器的空气动力性有一定的指导作用。      

汽车排气消声器传声损失研究综述

排气消声器是提高汽车声学性能的关键部件,采用合理有效的方法准确获取其传声损失,是对其进行结构设计、性能分析及优化改进的重要依据.本文综述了传递矩阵法、有限元法、边界元法三种典型的消声器传声损失仿真计算方法的发展及应用,对比分析了各方法的优缺点,概括了消声器传声损失试验测量方法的研究现状,并基于消声器的实际工况特点,指明了考虑气流及温度因素应是消声器进一步深入研究的方向,对消声器的研究工作具有一定的指导意义.     

抗性排气消声器插入损失的计算

本文介绍了抗性排气消声器插入损失的计算方法 ,并通过试验证实该计算方法是抗性消声器选型的一条简便途径。     

基于计算机仿真技术的旋风除尘器流场模拟

采用CFD模拟软件Fluent 6.2提供雷诺应力模型(RSM),对焚化炉用旋风除尘器内部流场进行三维稳态数值模拟;计算并分析了除尘器内部压力场与速度场分布特点,并与实验数据相比较,模拟结果与实验数据基本吻合.数值模拟结果表明:随入口速度提高,旋风除尘器分离效率和压力损失同样增大;在除尘器内部,存在短路流以及返混夹带等影响除尘器性能的流动现象.通过对影响除尘器性能的内部流动进行分析,为进一步优化结构提供参考依据.     

离心泵用赫姆霍兹水消声器试验研究

为研究离心泵用赫姆霍兹水消声器的性能,基于传递函数法测量了不同连接管长度的赫姆霍兹水消声器声学特性,并与声学仿真计算结果进行对比和试验验证.试验中采用共振腔为单腔半圆柱形的赫姆霍兹水消声器,在消声器的前后分别安装2个水听器和1个压力脉动传感器,水听器用于测量消声器前后的动态声压信号,压力脉动传感器用于测量水消声器前后的静压,然后采用求平均的方法计算水消声器前后平均压力之差,得到水消声器在不同工况下的压力损失.连接管的原始长度为12 cm,然后改变连接管长度,使其安装长度分别为20,30,40和50cm.试验结果表明:赫姆霍兹水消声器的共振频率随连接管长度的增大而降低,传递损失呈现出先增大后减小的趋势,与声学仿真计算结果趋势一致;连接管长度对赫姆霍兹水消声器压力损失的影响不大,但与系统的运行工况有关,随流量的增大而增大.     

直通穿孔管消声器与横流穿孔管消声器消声性能对比研究

采用三维声学软件Sysnoise对比分析直通穿孔消声器与横流穿孔消声器的传递损失。应用Mechel公式降低穿孔管消声器模型的复杂性,通过施加阻尼边界条件对穿孔管进行模拟。得出结论：穿孔率和穿孔半径相同时,横流穿孔管消声器的消声性能明显优于直通穿孔管消声器,但是横流穿孔消声器的阻力损失比较大。通过本研究可以为消声器的设计和选用提供依据。     

双排抗性消声器消声特性的研究

为探究双排结构对抗性消声器的影响,以HT01001-A内插偏置式消声器为研究对象,对其5种不同结构参数的双排消声器性能进行对比研究。在UG和Hypermesh建模软件基础上,利用ANSYS CFX平台对单双排消声器进行流场数值模拟分析,应用LMS Virtual.Lab声学软件得到了单双排消声器的传递损失曲线。结果表明:双排消声器压力损失的增长主要来源于进气弯管,压力损失的变化受扩张比影响较大,存在临界扩张比并遵循单排消声器中扩张比与压力损失的变化规律。与单排消声器相比,扩张比M变化时,5组双排消声器传递损失总量增幅分别是:M=12.25为1%;M=12.88为8%;M=13.5为20%;M=14.2为-12%;M=15为13.8%,且扩张比接近13.5时的双排消声器声学性能提升最为明显。     

前面罩格栅对散热器性能影响探究

利用计算流体力学软件(CFD)软件STAR-CCM+,建立了某型重卡的格栅-散热器三维数值计算模型。对建立的模型的稳态流动进行了数值模拟,对工作时气体流动分布、流动均匀性和压力损失进行了数值计算。通过分析对比,确定格栅的各个参数对散热器流场的影响情况,确定格栅的设计方法。     

基于STARCCM+的离心式冷却水泵叶轮优化设计

为解决汽车冷却水泵叶轮在设计优化中存在设计周期长、优化方法不明确等问题,基于离心泵设计与计算流体动力学(CFD)理论,设计一种半开式叶轮并进行优化.首先确定叶轮各项结构参数并通过三维建模软件CATIA V5对水泵进行实体的初步建模,然后利用CFD计算软件STARCCM+对水泵设计模型进行性能仿真分析,得到水泵截面的绝对压力云图、相对速度矢量图以及湍动能分布图,最后通过MATLAB遗传算法工具箱以水泵总的能量损失最小为目标对叶轮进出口宽度、进出口直径、进出口角度等主要结构参数进行优化,从而得到水泵叶轮最佳设计参数.研究结果表明:通过对多个工况点下优化前后冷却水泵性能仿真对比,MATLAB遗传算法工具箱在对水泵的优化过程中起到重要的作用,在寻找叶轮结构参数最优组合具有明显优越性,且结果合理可靠,经叶轮优化后的水泵性能优良,额定工况下水泵效率提高了2.3%.     

螺旋离心泵叶轮域流体能量损失研究

以螺旋离心泵为研究对象,采用计算流体力学方法,对叶轮内部流场进行数值计算,分析了叶片工作面和背面轮毂、轮缘处的压强和速度分布。定义Rothalpy值作为能量损失定量评价的指标,对输送介质为清水和固相体积分数为20%、颗粒粒径为0.076 mm的固液两相含沙水在螺旋离心泵叶轮域的能量变化进行了分析,得出叶轮不同位置处能量变化规律。结果表明:叶轮螺旋段头部是整个叶轮域能量转换的过渡区域,螺旋段是叶轮域流体介质能量增加的主要区域,螺旋段中部的壁面摩擦损失对螺旋段做功能力有一定影响,液流在离心段能量损失最大;较输送清水,当输送固相体积分数为20%、颗粒粒径为0.076 mm的含沙水时,叶轮做功能力有所提高,在叶轮出口处,两类流体介质的能量趋于均匀。     

基于CFD技术的赛车气动特性仿真与分析

赛车的车身造型对其空气阻力、操纵稳定性、加速性及燃油经济性等性能有着很大的影响。运用CATIA软件根据FSEC赛车规则对车身进行造型设计,并利用CFD技术建立其外流场模型进行数值模拟分析,获得其压力云图、速度矢量图等。总结该赛车造型的气动特性的优缺点,为后期赛车车身的设计定型提供理论依据。     

农用柴油机排气消声器的设计研究

随着我国汽车工业的蓬勃兴起,发动机排气消声技术得到长足发展。为此,通过市场调研,利用CFD流体仿真软件FLUENT建立消声器实体模型,进行了数值模拟仿真分析,对潍拖R3105T3四冲程柴油机进行了性能测试试验,取得了较好的效果,为发动机排气消声技术的改进提供了借鉴。     

排气消声器性能的数值模拟

用三维有限元法计算出消声器的四端子参数,利用所求得的四端子参数计算消声器的性能,克服了由高次波影响和一维理论计算公式在高频区计算不准确造成的缺陷。利用上述方法,分别对截面形状、端部形状和进出气管位置不同的多种扩张式消声器性能进行了数值模拟。结果表明,扩张室为圆形截面的消声器性能优于椭圆形和矩形截面消声器;扩张室端部形状不仅影响消声器传递损失的大小,还影响到传递损失的变化周期;当进出气管之一与扩张室轴线偏离一定距离时,可有效地提高消声器的消声频率,改善消声性能。     

涡旋流体机械平衡重功率损耗的数值分析

为了分析涡旋流体机械平衡重随曲轴旋转过程中与周围气体相互作用时所损耗的功率以及平衡重结构对功耗的影响,基于流体力学理论,采用计算机数值模拟方法,应用计算流体动力学软件Fluent建立了平衡腔内流体的滑移网格计算模型.通过改变平衡重所在旋转流体区域的转速得到了平衡重在不同工况条件下受到的各种阻力矩及功率损耗,分析3种结构平衡重径向侧面的压力分布情况,并对比研究平衡重结构变化对功耗的影响.计算结果表明:平衡重随曲轴旋转时径向侧面所受的压差阻力矩远大于其表面的摩擦阻力矩,压差阻力矩是产生功率损耗的主要原因,且各种阻力矩值随着转速的增大而增大;对平衡重径向侧面进行倒角或倒圆角后改善了平衡重表面及腔体内气体流动状况,平衡重所受的压差阻力矩明显减小,倒圆角后平衡重的功率损耗比未倒角时降低了20%以上.