CN101957881A - 一种汽车加油管的分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种简单、高效的汽车加油管的分析方法，从而更好地指导加油管的设计，以提高开发效率，节省试验成本。该分析方法运用CFD技术对加油管进行瞬态流场分析，包括如下步骤：A：对初步设计的加油管的内流域进行网格划分；B：施加边界条件并进行计算；C：分析计算结果，在设计结果未达到预期时对加油管进行优化设计，并重新执行上述步骤，直至设计结果达到预期。CFD具有成本低、速度快、资料完备且可模拟各种不同的工况等独特的优点，本发明利用计算机的强大功能，通过CFD技术对加油管进行瞬态流场分析，可以在设计初期样件试制以前就模拟出加油管的注油过程，在较广的范围内对多种方案进行对比，提高了开发效率，节省了大量的试验成本。
Description
技术领域
本发明属于汽车燃油供给系统技术领域，特别涉及到加油管的分析方法。
背景技术
汽车油箱的注油过程必须简单易操作，而且能够避免加油枪提前跳枪或燃油反喷等现象，这就涉及到加油管的结构是否合理。现阶段的整车开发过程中，关于加油管注油过程的仿真分析很少，一般是在出现问题后再利用试验手段对加油管进行优化，这样不仅会延长整车开发周期、造成成本上的浪费，而且还会因为在试验中很难观察到燃油在加油管中的流动情况，使得设计人员难以确定产生问题的原因。
发明内容
本发明的目的是提出一种简单、高效的汽车加油管的分析方法，从而更好地指导加油管的设计，以提高开发效率，节省试验成本。
本发明的汽车加油管的分析方法，运用CFD技术对加油管进行瞬态流场分析，关键在于包括如下步骤：
A：对初步设计的加油管的内流域进行网格划分；
B：施加边界条件并进行计算；
C：分析计算结果，在设计结果未达到预期时对加油管进行优化设计，并重新执行上述步骤，直至设计结果达到预期。
CFD是英文Computational Fluid Dynamics(计算流体动力学)的简称。它是伴随着计算机技术、数值计算技术的发展而发展的。简单地说，CFD相当于″虚拟″地在计算机做实验，用以模拟仿真实际的流体流动情况。其基本思想是：把原来在空间和时间坐标中连续的物理量的场，用一系列有限个离散点的值的集合来代替，通过一定的原则建立起这些离散点上变量值之间关系的代数方程，求解所建立起来的代数方程以获得所求解变量的近似解。因此在计算前，需要对加油管的内流域进行网格划分。在划分网格的过程中，既要保证网格模型与实际模型的吻合，又要注意控制网格数量以保证计算速度在可接受范围内。
所述A步骤中进行网格划分后，再将加油管的边界根据物理模型来分成油枪嘴出口、通气口、加油管出口和壁面四个组分，以针对不同组分的特点来施加不同的边界条件。
由于加油管结构较为简单，建议A步骤中的网格划分采用全六面体网格，网格尺寸控制在3～5mm。
所述B步骤中，对加油管的不同组分施加不同的边界条件，然后进行迭代计算；其中油枪嘴出口的边界类型为速度进口，根据加油枪流量来设置进口速度，并设置此处燃油体积分数为1；通气口及加油管出口的边界类型为压力出口，压力值为一个大气压。
由于燃油加注过程中，加油管内同时存在着液态(燃油)和气态(空气)两种状态的流体，因此在B步骤中对注油过程使用多相流模型进行模拟，以得到加油管内燃油分布随时间的变化情况，其中加油管拐角处的旋流采用RNG k-ε模型进行模拟。因此在B步骤中对注油过程的模拟需要使用多相流模型。湍流模型采用RNG k-ε模型，以便更好的模拟燃油在加油管拐角处的旋流现象
所述C步骤中，当加油管喉口附近有燃油回流时，则认为加油管存在发生提前跳枪或燃油反喷的风险，重新对加油管进行优化设计，具体主要包括修改加油管拐角半径及油枪喷嘴的位置。
CFD具有成本低、速度快、资料完备且可模拟各种不同的工况等独特的优点，本发明利用计算机的强大功能，通过CFD技术对加油管进行瞬态流场分析，可以在设计初期样件试制以前就模拟出加油管的注油过程，在较广的范围内对多种方案进行对比，提高了开发效率，节省了大量的试验成本。
附图说明
图1是本发明汽车加油管的分析方法的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图来详细说明本发明。
实施例1：
如图1所示，本实施例的汽车加油管的分析方法包括如下步骤：
A：收集初步设计的加油管的几何模型，并对其内流域进行网格划分，建议采用全六面体网格，网格尺寸控制在3～5mm；然后再将加油管的边界根据物理模型来分成油枪嘴出口、通气口、加油管出口和壁面四个组分；
B：施加边界条件并进行计算；
C：分析计算结果，在设计结果未达到预期时对加油管进行优化设计，并重新执行上述步骤，直至设计结果达到预期。
其中：
B步骤中，对加油管的不同组分施加不同的边界条件后进行迭代计算。由于计算域中同时存在着气、液两种流体，计算需要使用多相流模型。湍流模型采用RNG k-ε模型，以便更好的模拟燃油在加油管拐角处的旋流现象。油枪嘴出口的边界类型为速度进口，根据加油枪流量来设置进口速度，并设置此处燃油体积分数为1；通气口及加油管出口的边界类型为压力出口，压力值为一个大气压。
C步骤中，当加油管喉口附近有燃油回流时，则认为加油管存在发生提前跳枪或燃油反喷的风险，此时需要对加油管进行优化设计，具体优化的方式主要包括修改加油管拐角半径及油枪喷嘴的位置。
Claims (7)
1.一种汽车加油管的分析方法，运用CFD技术对加油管进行瞬态流场分析，其特征在于包括如下步骤：
A：对初步设计的加油管的内流域进行网格划分；
B：施加边界条件并进行计算；
C：分析计算结果，在设计结果未达到预期时对加油管进行优化设计，并重新执行上述步骤，直至设计结果达到预期。
2.根据权利要求1所述的汽车加油管的分析方法，其特征在于所述A步骤中进行网格划分后，再将加油管的边界根据物理模型来分成油枪嘴出口、通气口、加油管出口和壁面四个组分。
3.根据权利要求1或2所述的汽车加油管的分析方法，其特征在于所述A步骤中的网格划分采用全六面体网格，网格尺寸控制在3～5mm。
4.根据权利要求2所述的汽车加油管的分析方法，其特征在于所述B步骤中，对加油管的不同组分施加不同的边界条件，然后进行迭代计算；其中油枪嘴出口的边界类型为速度进口，根据加油枪流量来设置进口速度，并设置此处燃油体积分数为1；通气口及加油管出口的边界类型为压力出口，压力值为一个大气压。
5.根据权利要求4所述的汽车加油管的分析方法，其特征在于所述B步骤中对注油过程使用多相流模型进行模拟，湍流模型采用RNG k-ε模型进行模拟。
6.根据权利要求1所述的汽车加油管的分析方法，其特征在于所述C步骤中，当加油管喉口附近有燃油回流时，则认为加油管存在发生提前跳枪或燃油反喷的风险，重新对加油管进行优化设计。
7.根据权利要求6所述的汽车加油管的分析方法，其特征在于所述C步骤中，对加油管进行优化设计包括修改加油管拐角半径及油枪喷嘴的位置。
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| CN101551828A (zh) * | 2009-03-25 | 2009-10-07 | 西北农林科技大学 | 一种迷宫流道结构灌水器的抗堵塞流道结构设计方法 |
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| 《汽车工程师》 20100131 张杰山等 加油过程的CFD分析在汽车油箱系统设计中的应用 51-54 1-5 , 第1期 * |
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