进气歧管总成CFD计算报告.doc

进气歧管总成压降CFD仿真分析报告进气歧管压降CFD仿真分析报告编 制/日期： 校 对/日期： 审 核/日期： 批 准/日期： 汽车工程研究院 11一、任务来源1.6 DCVVT发动机进气歧管总成的设计分析。二、分析目的本仿真对1.6 DCVVT发动机进气歧管总成的压降进行了CFD计算分析，主要考察进气歧管总成的速度流场和压强分布，观测流场是否存在漩涡、滞止和高压区域，如果进气歧管总成的设计出现较大阻力，则压降值一般较大，要求是最终总压压降限制在2kpa以下，越小越好。三、模型描述仿真计算所用软件：前处理：利用CATIA提取出进气歧管总成的内流表面并运用STAR CCM+流体分析软件生成流体网格。求解器：STAR CCM+；后处理：STAR CCM+。1、CAD模型进气歧管总成CAD模型如图1所示，相对应的计算体网格如图2所示，模型有一个谐振腔进口和四个歧管出口，但由于发动机工作过程每次只有一个进气歧管进气而另外三个是相对不进气的，可视为封闭的状态故每一个瞬时只有一个出口。计算体网格为以多面体网格为主的混合网格，总网格数约110871个，最小单元4mm，对大单元80mm，边界层厚度分两层共0.4mm。 谐振腔进口进气歧管出口1图1 进气歧管总成CAD模型图2进气歧管总成体网格2、模型边界条件和仿真分析模型因本次分析的主要目的是对进气歧管总成的压降进行分析，考察进气系统的阻力，如果阻力越大则压降也就越大。计算边界条件以及CAD模型由曾隆峰工程师提供：进气口（质量流率）：0.08889kg/s出口（压力出口，相对大气压力值）： 0计算工质：空气空气密度：1.18415kg/m3空气动力粘度：1.85508E-5 Pa-s仿真模型：采用三维稳态k-湍流模型湍流强度：0.01湍流粘度比：10.0四、结果分析本仿真任务的主要目的是考察进气歧管总成的内流场和压降情况，下面将对1.6DCVVT的进气歧管总成四个进气歧管分别进行分析。1、进气歧管1图3歧管1出口速度流线图由图3可知整个进气歧管总成内流比较流畅，没有较大的漩涡区域，最大流速出现在歧管1的弯角处即CAD模型的大曲率处。稳定后，进气歧管2和3基本上没有相对流动，只有歧管4稍微有相对流动（注：歧管4的稍微流动是由什么引起的，有待进一步验证）。ABC图4 歧管1出口速度矢量图图5 歧管1出口压力云图由图4可知谐振腔A处的流速较小导致了图5中的高压区，但此处没有形成太大的滞止区；进气歧管1的B处和C处的流速比较高导致了图5中的低压区甚至是负压区。图6支管1进口相对出口的总压压降图和收敛曲线图由图6可知达稳定后的压降范围在2230pa左右。2、进气歧管2图7歧管2出口速度流线图由图7可知整个进气歧管总成内流比较流畅，没有较大的漩涡区域，最大流速出现在支管2的弯角处即CAD模型的大曲率处。稳定后，进气歧管3和4出现较弱的相对流动，而进气歧管1则为相对静止状态无速度流（注：谐振腔处有空流，意味此处的无速流，是由歧管3或4引起的还是A处引起的，有待验证）。ABC图8 歧管2出口速度矢量图图9 歧管2出口压力云图由图8可知谐振腔A处的流速较小并未导致图9中的高压区，此处的倒角合理；B处和C处的流速比较高导致了图9中的低压区甚至是负压区。图10歧管2进口相对出口的总压压降图和收敛曲线图由图10可知达稳定后的压降范围在2150pa左右。3、进气歧管3图11歧管3出口速度流线图由图11可知整个进气歧管总成内流比较流畅，没有较大的漩涡区域，最大流速出现在歧管3的弯角处即CAD模型的大曲率处。稳定后，进气歧管4出现较弱的相对流动，而进气歧管1和2则为相对静止状态无速度流。ABC图12 歧管3出口速度矢量图图13 歧管3出口压力云图由图12可知谐振腔A处的流速较小导致图13中的偏高压区；B处和C处的流速比较高导致了图13中的低压区甚至是负压区。图14歧管3进口相对出口的总压压降图和收敛曲线图由图14可知达稳定后的压降范围在1910pa左右。4、进气歧管4图15歧管4出口速度流线图由图15可知整个进气歧管总成内流比较流畅，没有较大的漩涡区域，最大流速出现在歧管4的弯角处即CAD模型的大曲率处。稳定后，进气歧管1相对静止状态无速度流而歧管2和3均有较弱的相对流动状态。ABC图16 歧管4出口速度矢量图图17 歧管4出口压力云图由图16可知谐振腔A处的流速较小并未导致图17中的高压区，但此处没有形成太大的滞止区；B处和C处的流速比较高导致了图17中的低压区甚至是负压区。图18进口相对出口的总压压降图和收敛曲线图由图18可知达稳定后的压降范围在2030pa左右。五、结论及建议根据仿真结果，对进气歧管总成分析结果如下：1、最大流速均出现在各进气歧管最大曲率处以及其与谐振腔的连接处，使该处出现低压甚至是负压。2、由于谐振腔表面的A处，虽然流速较低，压强较大，但是没有形成滞止区导致死角使进气损失增大，故该处的结构尺寸是可行的。3、稳定压降均在2000pa左右，因此该进气歧管总成的进气损失是可以接受的。4、各个歧管的压降波动情况如下图：图19 总压压降波动图由图19可得4个歧管的总压压降波动情况如下表1所示：表1 各歧管总压压降值波动情况总压压降平均值进气歧管1波动进气歧管2波动进气歧管3波动进气歧管4波动2080pa7.21%3.36%8.17%2.40%虽然歧管3的进气阻力最小，总压压降值也最小，但是会与其它3个歧管形成较大的波动。根据仿真结果，可得到如下建议：