CN104866646A - 发动机进气歧管优化方法 - Google Patents

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CN104866646A
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CN
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intake manifold
motor intake
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flow
manifold
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汪庭文
黄柳志
杨军
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Chengdu Lingchuan Special Industry Co Ltd
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Chengdu Lingchuan Special Industry Co Ltd
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Abstract

本发明公开了发动机进气歧管优化方法，所述方法包括：建立发动机进气歧管模型；对所述模型进行分析，模拟得出进气歧管各支路流量和流量因数以及压力分布图，获得模拟结果；从所述模拟结果中获得压力损失信息；基于所述压力损失信息，对进气歧管结构进行优化设计；模拟计算优化后的进气歧管各支路流量和流量因数及压力分布图，实现了发动机进气歧管优化方法设计合理，优化效率较高，优化出的发动机进气歧管质量较高，不需要2次优化的技术效果。

Description

发动机进气歧管优化方法
技术领域
本发明涉及发动机进气歧管研究领域，尤其涉及一种发动机进气歧管优化方法。
背景技术
进气歧管是发动机进气系统的重要组成部分，它的功用是将洁净的空气分配到各缸进气道，发动机进气系统的气体流动十分复杂，它会影响到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。
综上所述，本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：
因此，发动机进气歧管的设计好坏，对发动机进气系统的影响至关重要，对发动机的效率尤为重要，在现有技术中，现有的发动机进气歧管设计方法存在设计不合理，导致发动机进气歧管容易存在设计不合理，需要2次优化的问题。
发明内容
本发明提供了一种发动机进气歧管优化方法，解决了现有的发动机进气歧管设计方法存在设计不合理，导致发动机进气歧管容易存在设计不合理，需要2次优化的问题，实现了发动机进气歧管优化方法设计合理，优化效率较高，优化出的发动机进气歧管质量较高，不需要2次优化的技术效果。
为解决上述技术问题，本申请实施例提供了发动机进气歧管优化方法，所述方法包括：
建立发动机进气歧管模型；
对所述模型进行分析，模拟得出进气歧管各支路流量和流量因数以及压力分布图，获得模拟结果；
从所述模拟结果中获得压力损失信息；
基于所述压力损失信息，对进气歧管结构进行优化设计；
模拟计算优化后的进气歧管各支路流量和流量因数及压力分布图。
进一步的，所述建立发动机进气歧管模型具体为：实际测得发动机进气歧管尺寸数据，根据所述尺寸数据建立发动机进气歧管模型。
进一步的，所述根据所述尺寸数据建立发动机进气歧管模型具体包括：建立数模，进行网格划分，求解参数设置，进行边界条件设置，设置初始化条件。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
由于采用了将发动机进气歧管优化方法设计为包括：建立发动机进气歧管模型；对所述模型进行分析，模拟得出进气歧管各支路流量和流量因数以及压力分布图，获得模拟结果；从所述模拟结果中获得压力损失信息；基于所述压力损失信息，对进气歧管结构进行优化设计；模拟计算优化后的进气歧管各支路流量和流量因数及压力分布图的技术方案，即，通过对优化前后的进气歧管和气道模型分析，从计算得到的流量、流量因数及它们的偏差中可以进行优化设计，所以，有效解决了现有的发动机进气歧管设计方法存在设计不合理，导致发动机进气歧管容易存在设计不合理，需要2次优化的问题，进而实现了发动机进气歧管优化方法设计合理，优化效率较高，优化出的发动机进气歧管质量较高，不需要2次优化的技术效果。
附图说明
图1是本申请实施例一中发动机进气歧管优化方法的流程示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种发动机进气歧管优化方法，解决了现有的发动机进气歧管设计方法存在设计不合理，导致发动机进气歧管容易存在设计不合理，需要2次优化的问题，实现了发动机进气歧管优化方法设计合理，优化效率较高，优化出的发动机进气歧管质量较高，不需要2次优化的技术效果。
本申请实施中的技术方案为解决上述技术问题。总体思路如下：
采用了将发动机进气歧管优化方法设计为包括：建立发动机进气歧管模型；对所述模型进行分析，模拟得出进气歧管各支路流量和流量因数以及压力分布图，获得模拟结果；从所述模拟结果中获得压力损失信息；基于所述压力损失信息，对进气歧管结构进行优化设计；模拟计算优化后的进气歧管各支路流量和流量因数及压力分布图的技术方案，即，通过对优化前后的进气歧管和气道模型分析，从计算得到的流量、流量因数及它们的偏差中可以进行优化设计，所以，有效解决了现有的发动机进气歧管设计方法存在设计不合理，导致发动机进气歧管容易存在设计不合理，需要2次优化的问题，进而实现了发动机进气歧管优化方法设计合理，优化效率较高，优化出的发动机进气歧管质量较高，不需要2次优化的技术效果。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
实施例一：
在实施例一中，提供了发动机进气歧管优化方法，请参考图1，所述方法包括：
建立发动机进气歧管模型；
对所述模型进行分析，模拟得出进气歧管各支路流量和流量因数以及压力分布图，获得模拟结果；
从所述模拟结果中获得压力损失信息；
基于所述压力损失信息，对进气歧管结构进行优化设计；
模拟计算优化后的进气歧管各支路流量和流量因数及压力分布图。
其中，在本申请实施例中，所述建立发动机进气歧管模型具体为：实际测得发动机进气歧管尺寸数据，根据所述尺寸数据建立发动机进气歧管模型。
其中，在本申请实施例中，所述根据所述尺寸数据建立发动机进气歧管模型具体包括：建立数模，进行网格划分，求解参数设置，进行边界条件设置，设置初始化条件。
其中，在本申请实施例中，模型建立：
1.数模
该发动机为四缸、双气道结构，进气歧管和进气道组合到一起的模型；
2.网格划分
划分网格后，整个模型的网格数约为20万，其中大部分为六面体网格。其中主体网格尺寸是3mm，在进气歧管和进气道接触的地方以及座圈部分网格进行了加密处理。
考虑到壁面附近的边界层影响，在壁面上生成一层边界层网格。为了避免在模型的进出口边界面出现回流情况，在进出口面处各拉伸20层左右的网格。
3.求解参数设置
计算中假设流动是不可压缩的，采用迎风离散格式，一阶隐式格式离散时间项，压力与速度耦合算法选择SILMPLE。设定管内空气流动为可压缩粘性湍流流动，空气为理想气体，湍流模型为K-ε-f方程，使用混合壁面函数描述壁面附近边界层流体速度、压力等的分布，且要求贴近壁面的网格的y+值为11～200，残差小于0.0001。
4. 边界条件设置
本次计算为稳态计算，进出口边界条件设置如下所示：进口条件中，总压为100kPa；进口温度为20℃；湍流强度4%，湍流尺度为0.006m。出口条件中，静压边界为97.5kPa。
5.初始化条件
设置初始压强P为98.5kPa，密度ρ为1.13kg/m3，温度为300K。
计算结果分析
1.流量
4个支管的流量是否均匀通常是评价进气均匀性的的常用方法，一般要求4个支管的流量最大最小偏差的差值控制在10%以内。
优化前和优化后各气道的流量值，可以看出优化前后的数据中，Cylinder2和Cylinder3的流量较大，Cylinder1和Cylinder4的流量较小。这是因为Cylinder2和Cylinder3离进气系统入口较近，进气充分；而Cylinder1和Cylinder4离进气系统入口较远，进气不充分。
优化前和优化后各气道的流量值偏差，优化前的最大偏差和最小偏差分别为3.657%和–3.682%，4个支管流量的最大最小偏差为7.339%。优化后的最大偏差和最小偏差分别为2.71%和–2.475%，最大最小偏差为5.185%。两者均满足进气歧管中流量偏差的评价指标，不过优化后的进气管管流量偏差更小。
2.流量因数
根据发动机的经验评价标准，其流量因数的偏差必须控制在±4%以内。
优化前和优化后各气道的流量因数值，可以看出优化前后的数据中，Cylinder2和Cylinder3的流量因数较大，Cylinder1和Cylinder4的流量因数较小，这是因为流量因数趋势与流量保持一致。
优化前的最大偏差和最小偏差分别为5.435%和–5.402%。优化后的最大偏差和最小偏差分别为3.802%和–3.682%。优化前的进气歧管的流量因数超过了±4%的评价标准，通过CAD优化设计，优化后的进气歧管结构满足流量因数的评价标准。
流量值和流量因数值分布均是中间两个气道的值偏大，两边气道的值偏小；优化前进气歧管的流量值分布符合评价标准，而流量因数分布不符合评价标准，进气均匀性不好；优化后进气歧管的流量值分布符合评价标准，并且流量因数分布也符合评价标准；通过CFD分析，可以发现进气歧管设计中存在的问题，通过对其结构优化设计来解决问题。
上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
由于采用了将发动机进气歧管优化方法设计为包括：建立发动机进气歧管模型；对所述模型进行分析，模拟得出进气歧管各支路流量和流量因数以及压力分布图，获得模拟结果；从所述模拟结果中获得压力损失信息；基于所述压力损失信息，对进气歧管结构进行优化设计；模拟计算优化后的进气歧管各支路流量和流量因数及压力分布图的技术方案，即，通过对优化前后的进气歧管和气道模型分析，从计算得到的流量、流量因数及它们的偏差中可以进行优化设计，所以，有效解决了现有的发动机进气歧管设计方法存在设计不合理，导致发动机进气歧管容易存在设计不合理，需要2次优化的问题，进而实现了发动机进气歧管优化方法设计合理，优化效率较高，优化出的发动机进气歧管质量较高，不需要2次优化的技术效果。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.发动机进气歧管优化方法，其特征在于，所述方法包括：
建立发动机进气歧管模型；
对所述模型进行分析，模拟得出进气歧管各支路流量和流量因数以及压力分布图，获得模拟结果；
从所述模拟结果中获得压力损失信息；
基于所述压力损失信息，对进气歧管结构进行优化设计；
模拟计算优化后的进气歧管各支路流量和流量因数及压力分布图。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立发动机进气歧管模型具体为：实际测得发动机进气歧管尺寸数据，根据所述尺寸数据建立发动机进气歧管模型。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述尺寸数据建立发动机进气歧管模型具体包括：建立数模，进行网格划分，求解参数设置，进行边界条件设置，设置初始化条件。
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