CN118111523B - 一种整流格栅、空气流量传感器及整流格栅的设计方法 - Google Patents

一种整流格栅、空气流量传感器及整流格栅的设计方法 Download PDF

Info

Publication number
CN118111523B
CN118111523B CN202410512552.4A CN202410512552A CN118111523B CN 118111523 B CN118111523 B CN 118111523B CN 202410512552 A CN202410512552 A CN 202410512552A CN 118111523 B CN118111523 B CN 118111523B
Authority
CN
China
Prior art keywords
grid
flow
center
rectifying
grating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202410512552.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN118111523A (zh
Inventor
王迎波
李俊琦
王晓云
张晨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Weichai Power Co Ltd
Original Assignee
Weichai Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Weichai Power Co Ltd filed Critical Weichai Power Co Ltd
Priority to CN202410512552.4A priority Critical patent/CN118111523B/zh
Publication of CN118111523A publication Critical patent/CN118111523A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN118111523B publication Critical patent/CN118111523B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B77/00—Component parts, details or accessories, not otherwise provided for
    • F02B77/08—Safety, indicating, or supervising devices
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/17—Mechanical parametric or variational design
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/28—Design optimisation, verification or simulation using fluid dynamics, e.g. using Navier-Stokes equations or computational fluid dynamics [CFD]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2113/00—Details relating to the application field
    • G06F2113/08—Fluids
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2113/00—Details relating to the application field
    • G06F2113/14—Pipes
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/14—Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

本发明涉及一种整流格栅、空气流量传感器及整流格栅的设计方法，整流格栅包括稳流格栅区以及环绕稳流格栅区设置的周边格栅区，稳流格栅区包括稳流中心格栅孔，沿整流管的延伸方向，稳流中心格栅孔的中心与空气流量传感器的测量探头相对，周边格栅区的各个格栅孔的通流面积随距离稳流格栅区的距离增加而逐渐减小。上述整流格栅通过设置稳流中心格栅孔，避免整流格栅遮挡测量探头，减少测量探头接触到分离气体的几率，并且通过格栅孔的不均匀设置，使其与气体在整流管内的分布情况相符，从而可以起到较为准确的整流作用，可以使经过整流格栅的气体在整流管内的流动情况更为稳定，有利于提升空气流量传感器的测量精度。

Description

一种整流格栅、空气流量传感器及整流格栅的设计方法
技术领域
本发明涉及发动机配件设备技术领域，特别涉及一种整流格栅、空气流量传感器及整流格栅设计方法。
背景技术
在用户对产品性能要求提高的背景下，发动机原排水平及动力性能需要精准控制。采用空气流量传感器布置在空滤和进气歧管之间，可以测量进入发动机的空气流量，传递给ECU，用于计算油量、点火等数据控制。
目前，如图1至图5所示，传统的空气流量传感器由整流格栅1、整流管2和传感器本体3三部分组成，其中，如图2和图3所示，传感器本体3包括线束连接端305、固定安装部304以及测量端301，测量端301伸入整流管2内，测量端301设置有朝向整流格栅1的测量取样口302，测量取样口302内设置有测量探头303，如图4和图5所示，整流格栅1采用均布方孔状结构，气体经过整流格栅1，由不均匀的气体，整流成均匀的气体后接触空气流量传感器的测量探头303进行测量，根据CFD仿真计算，气体在整流管2中流动过程中，整流管2内部气体质量流量沿径向方向有大至小周向渐变，即整流管2的中心气体质量流量大，整流管2内气体在截面方向并不是均布的，同时气体在经过整流格栅1后，会出现一定的流动分离，并且如图4所示，整流格栅1遮挡了测量探头303，其整流作用与气流流动情况不匹配，存在测量探头303接触到分离气体的可能性，导致测量波动值很大，如图6所示，导致测量不准确。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种整流格栅，以改善整流效果，提高空气流量传感器的测量精度。
本发明的第二个目的在于提供一种包括上述整流格栅的空气流量传感器以及该整流格栅的设计方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种整流格栅，用于空气流量传感器，所述空气流量传感器还包括整流管以及传感器本体，所述整流格栅设置于所述整流管，所述传感器本体的测量端伸入所述整流管内，且所述传感器本体的测量端沿气流方向位于所述整流格栅的下游，所述传感器本体的测量端设置有测量取样口，所述传感器本体的测量探头设置于所述测量取样口内，所述整流格栅包括稳流格栅区以及环绕所述稳流格栅区设置的周边格栅区，所述稳流格栅区包括稳流中心格栅孔，沿所述整流管的延伸方向，所述稳流中心格栅孔的中心与所述测量探头相对，所述周边格栅区的各个格栅孔的通流面积随距离所述稳流格栅区的距离增加而逐渐减小。
在本发明一种优选实施方案中，所述稳流格栅区还包括围绕所述稳流中心格栅孔设置的稳流边缘格栅孔，所述稳流边缘格栅孔的通流面积小于或等于所述稳流中心格栅孔的通流面积。
在本发明一种优选实施方案中，所述稳流中心格栅孔的形状以及所述稳流边缘格栅孔的形状与所述测量取样口的形状相同。
在本发明一种优选实施方案中，所述稳流中心格栅孔的通流面积与所述测量取样口的通流面积的比值为0.8~1.2。
在本发明一种优选实施方案中，所述稳流中心格栅孔的通流面积与所述稳流边缘格栅孔的通流面积相同。
在本发明一种优选实施方案中，所述整流格栅包括位于所述稳流格栅区或位于所述周边格栅区的中央格栅孔，所述中央格栅孔的中心与所述整流管的中心之间的距离大于或等于0且小于或等于所述整流管的内径的5%。
在本发明一种优选实施方案中，同时经过所述整流格栅的中心以及所述稳流中心格栅孔的中心的平面为所述整流格栅的纵向对称面，所述整流格栅关于所述纵向对称面对称。
一种空气流量传感器，所述空气流量传感器包括整流管、整流格栅以及传感器本体，所述整流格栅设置于所述整流管，所述传感器本体的测量端伸入所述整流管内，且所述传感器本体的测量端沿气流方向位于所述整流管的下游，所述整流格栅为如上任意一项所述的整流格栅。
一种用于如上任意一项所述的整流格栅的设计方法，包括步骤：
获取空气流量传感器的传感器本体的测量取样口的横向尺寸W测、纵向尺寸H测以及空气流量传感器的传感器本体的测量探头的中心与空气流量传感器的整流管的中心之间的距离h探；
设定整流格栅的稳流格栅区的稳流中心格栅孔的初始横向宽度W稳、初始纵向宽度H稳以及稳流中心格栅孔的中心与整流格栅的中心的距离h稳，使W稳=W测，W稳=W测且h稳=h探；
根据空气流量传感器的整流格栅的材质，设定整流格栅的壁厚a；
设定整流格栅的周边格栅区的各个格栅孔的初始横向宽度Wm以及初始纵向宽度Hn，计算公式如下：
Wm=W稳-mF；
Hn=H稳-nK；
其中，m为待设定格栅孔距离稳流中心格栅孔在X方向的层数；n为待设定格栅孔距离稳流中心格栅孔在Y方向层数；系数F为待设定格栅孔的横向尺寸的递减量；系数K为待设定格栅孔的纵向尺寸的递减量；
根据稳流中心格栅孔的初始横向宽度W、初始纵向宽度H、稳流中心格栅孔的中心与整流格栅的中心的距离h稳、整流格栅的壁厚a、周边格栅区的各个格栅孔的初始横向宽度Wm以及初始纵向宽度Hn，生成整流格栅的三维模型并建立包括该整流格栅的空气流量传感器的三维模型，将空气流量传感器的三维模型导入CFD流体计算软件中进行仿真计算，获取空气流量传感器的测量探头的测量值，计算空气流量传感器的测量探头的测量值的波动指数，判断波动指数是否符合要求，若波动指数不符合要求，则调整稳流中心格栅孔的设定参数、整流格栅的壁厚a的设定参数以及周边格栅区的各个格栅孔的设定参数，在调整过程中保证稳流中心格栅孔的中心与测量探头的中心沿所述整流管的延伸方向相对，重新生成空气流量传感器的三维模型并导入CFD流体计算软件中进行仿真计算，直到空气流量传感器的测量探头的测量值的波动指数满足要求，若波动指数符合要求，则设计完成。
在本发明一种优选实施方案中，所述系数F以及所述系数K的设定步骤包括：
根据空气流量传感器的整流管内的气体温度、气体压力的设计参数，计算空气流量传感器的整流管内的平均气体流动速度，计算公式如下：
；
；
其中，ρ为气体密度，P1为入口气体压力，Rg为气体常数，T1为入口气体温度，γ为气体绝热指数；
根据空气流量传感器的整流管内的气体流量以及计算获得的整流管内的平均气体流动速度V，计算整流管的内径D，计算公式如下：
；
根据整流管的内径D计算获取稳流格栅区的气体阻力参数f，计算公式如下：
；
其中，n为稳流格栅区中的格栅孔的序号的变量，λ为整流管的内部壁面的摩擦系数，xn为稳流格栅区中第n个格栅孔的中心相对于整流管的中心在X方向的偏离值，yn为稳流格栅区中第n个的格栅孔的中心相对于整流管的中心在Y方向的偏离值；
计算获取所述系数F以及所述系数K，计算公式如下：
；
；
其中，调节系数e的取值范围为0.05~1.2。
在本发明一种优选实施方案中，所述将空气流量传感器的三维模型导入CFD流体计算软件中进行仿真计算，获取空气流量传感器的测量探头的测量值，计算空气流量传感器的测量探头的测量值的波动指数包括：
在仿真过程中按照预设频率采集空气流量传感器的三维模型的流量测量模拟数据，以预设数量的流量测量模拟数据为一组，求每组流量测量模拟数据的平均值；
计算预设组数的流量测量模拟数据的标准差σ以及预设组数的流量测量模拟数据的平均值的平均值，根据标准差σ以及平均值计算波动指数，计算公式如下：波动指数=σ/。
在本发明一种优选实施方案中，所述判断波动指数是否符合要求，若波动指数不符合要求，则调整稳流中心格栅孔的设定参数、整流格栅的壁厚a的设定参数以及周边格栅区的各个格栅孔的设定参数包括：
判断波动指数是否符合要求，若波动指数不符合要求，则首先调整所述系数F以及所述系数K，重新生成空气流量传感器的三维模型并导入CFD流体计算软件中进行仿真计算；
判断调整所述系数F以及所述系数K后的波动指数是否符合要求，若不符合要求，则调整整流格栅的壁厚a，重新生成空气流量传感器的三维模型并导入CFD流体计算软件中进行仿真计算；
判断调整整流格栅的壁厚a后的波动指数是否符合要求，若不符合要求，则调整稳流格栅区的面积，重新生成空气流量传感器的三维模型并导入CFD流体计算软件中进行仿真计算；
判断调整稳流格栅区的面积后的波动指数是否符合要求，若不符合要求，则重复上述步骤。
在本发明一种优选实施方案中，在设定整流格栅的周边格栅区的各个格栅孔的初始横向宽度Wm以及初始纵向宽度Hn时，所述调节系数e的取值为1。
在本发明一种优选实施方案中，γ的取值范围为1.4~1.6。
由以上技术方案可以看出，本发明中公开了一种整流格栅，用于空气流量传感器，空气流量传感器还包括整流管以及传感器本体，整流格栅设置于整流管，传感器本体的测量端伸入整流管内，且传感器本体的测量端沿气流方向位于整流格栅的下游，传感器本体的测量端设置有测量取样口，传感器本体的测量探头设置于测量取样口内，整流格栅包括稳流格栅区以及环绕稳流格栅区设置的周边格栅区，稳流格栅区包括稳流中心格栅孔，沿整流管的延伸方向，稳流中心格栅孔的中心与测量探头相对，周边格栅区的各个格栅孔的通流面积随距离稳流格栅区的距离增加而逐渐减小。上述整流格栅通过设置稳流中心格栅孔，避免整流格栅遮挡测量探头，减少测量探头接触到分离气体的几率，并且通过格栅孔的不均匀设置，使其与气体在整流管内的分布情况相符，从而可以起到较为准确的整流作用，可以使经过整流格栅的气体在整流管内的流动情况更为稳定，有利于提升空气流量传感器的测量精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中空气流量传感器的结构示意图；
图2为现有技术中空气流量传感器的传感器本体的结构示意图；
图3为现有技术中空气流量传感器的传感器本体的测量端的局部主视图；
图4为现有技术中空气流量传感器的主视图；
图5为图4中A处的局部放大示意图；
图6为现有技术中空气流量传感器的空气流量测量信号图；
图7为本发明实施例提供的空气流量传感器的主视图；
图8为图7中B处的局部放大示意图；
图9为本发明实施例提供的整流格栅的设计方法的流程图；
图10为本发明实施例提供的空气流量传感器的空气流量测量信号图。
图中：
1为整流格栅；101为稳流中心格栅孔；102为稳流边缘格栅孔；103为中央格栅孔；2为整流管；201为管体；202为传感器安装座；203为安装基座；3为传感器本体；301为测量端；302为测量取样口；303为测量探头；304为固定安装部；305为线束连接端。
具体实施方式
本发明的核心之一是提供一种整流格栅，该整流格栅的结构设计使其可改善整流效果，提高空气流量传感器的测量精度。
本发明的另一核心提供一种包括上述整流格栅的空气流量传感器以及该整流格栅的设计方法。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图7和图8，图7为本发明实施例提供的空气流量传感器的主视图，图8为图7中B处的局部放大示意图。
本发明实施例中公开了一种用于空气流量传感器的整流格栅1，空气流量传感器也被称为进气流量传感器，是电控发动机的重要部件，它根据流经传感器不同流量的气体带走不同热量，在传感器芯片上产生温度梯度，并通过内部电路将温度梯度转换为数字信号（频率）发送至电控单元ECU，通过标定频率与流量的特性曲线，根据输出的频率信号得到相对应的进气流量值，除了整流格栅1外，空气流量传感器还包括整流管2以及传感器本体3。
其中，整流管2起到阻流、稳流的作用，最终使空气流量传感器的测量更为精确，整流管2包括管体201、设置于管体201的传感器安装座202以及安装基座203，安装基座203用于将空气流量传感器固定于发动机，传感器安装座202用于安装传感器本体3，整流格栅1设置于整流管2，传感器本体3内置有传感器芯片，从图2中可以看出，传感器本体3包括测量端301、线束连接端305以及固定安装部304，测量端301以及线束连接端305分别设置于固定安装部304的两侧，固定安装部304与上述传感器安装座202配合对传感器本体3进行固定，测量端301伸入整流管2内，且传感器本体3的测量端301沿气流方向位于整流格栅1的下游，传感器本体3的测量端301设置有测量取样口302，传感器本体3的测量探头303设置于测量取样口302内，固定安装部304上设置有安装孔，以与螺纹紧固件配合将传感器本体3固定在整流管2上，线束连接端305位于整流管2外，用于连接线束。
整流格栅1包括稳流格栅区以及环绕稳流格栅区设置的周边格栅区，稳流格栅区包括稳流中心格栅孔101，需要说明的是，稳流格栅区还可以包括除稳流中心格栅孔101之外的其他格栅孔，稳流中心格栅孔101位于稳流格栅区的中心，稳流格栅区的其他格栅孔围绕稳流中心格栅孔101设置，沿整流管2的延伸方向，稳流中心格栅孔101的中心与测量探头303相对，周边格栅区的各个格栅孔的通流面积随距离稳流格栅区的距离增加而逐渐减小。
需要说明的是，在图示实施例中，由于测量取样口302的形状为长方形，因此整流格栅1的格栅孔均为长方形，但实际并不局限于此，整流格栅1的格栅孔的形状应当根据测量取样口302的形状进行设置，或者至少稳流中心格栅孔101的形状根据测量取样口302的形状进行设置。
与现有技术相比，本发明实施例提供的整流格栅1通过设置稳流中心格栅孔101，避免整流格栅1遮挡测量探头303，减少测量探头303接触到分离气体的几率，并且通过格栅孔的不均匀设置，使其与气体在整流管2内的分布情况相符，从而可以起到较为准确的整流作用，可以使经过整流格栅1的气体在整流管2内的流动情况更为稳定，有利于提升空气流量传感器的测量精。
如图7和图8所示，在本发明实施例中，稳流格栅区还包括围绕稳流中心格栅孔101设置的稳流边缘格栅孔102，稳流中心格栅孔101及其周围的稳流边缘格栅孔102共同构成了稳流格栅区，稳流边缘格栅孔102的通流面积小于或等于稳流中心格栅孔101的通流面积。 进一步地，稳流中心格栅孔101的形状以及稳流边缘格栅孔102的形状与测量取样口302的形状相同。
如图8所示，在一种具体实施例中，稳流格栅区包括9个长方形的格栅孔，即位于中心的稳流中心格栅孔101以及环绕在稳流中心格栅孔101周围的8个稳流边缘格栅孔102，稳流中心格栅孔101与稳流边缘格栅孔102的形状及大小相同，即稳流中心格栅孔101的通流面积与稳流边缘格栅孔102的通流面积相同。
需要说明的是，稳流中心格栅孔101的通流面积并不一定与测量取样口302的通流面积完全一致，可以根据仿真测试结果在一定范围内进行调节，在本发明实施例中，稳流中心格栅孔101的通流面积与测量取样口302的通流面积的比值为0.8~1.2，以实现更准确的测量效果。
周边格栅区的各个格栅孔以稳流格栅区为中心，向周围扩散且通流面积逐渐减小，以保证流入空气流量传感器测量区域的气体更为稳定。
考虑到进入空气流量传感器的整流管2的气体是以管路中心为中心，向四周扩散的形式，因此，该整流管2的中心需要设定为中心，即整流管2的中心需要有一个格栅孔，因此在本发明实施例中，如图7所示，整流格栅1包括位于稳流格栅区或位于周边格栅区的中央格栅孔103，中央格栅孔103的中心与整流管2的中心之间的距离大于或等于0且小于或等于整流管2的内径的5%。
进一步优化上述技术方案，在本发明实施例中，同时经过整流格栅1的中心以及稳流中心格栅孔101的中心的平面为整流格栅1的纵向对称面，整流格栅1关于纵向对称面对称，以使进入空气流量传感器的测量区域的气体对称，避免由于不对称引起气流相互影响，进而影响测量精度。
本发明实施例还提供了一种空气流量传感器，该空气流量传感器包括整流管2、整流格栅1以及传感器本体3，整流格栅1设置于整流管2，传感器本体3的测量端301伸入整流管2内，且传感器本体3的测量端301沿气流方向位于整流管2的下游，整流格栅1为如上述实施例所述的整流格栅1，由于该空气流量传感器采用了上述实施例中的整流格栅1，因此该空气流量传感器的技术效果请参考上述实施例。
本发明实施例还提供了一种用于如上述实施例所述的整流格栅1的设计方法，如图9所示，该设计方法包括步骤：
获取空气流量传感器的传感器本体3的测量取样口302的横向尺寸W测（图3中的X方向的尺寸）、纵向尺寸H测（图3中的Y方向的尺寸）以及空气流量传感器的传感器本体3的测量探头303的中心与空气流量传感器的整流管2的中心之间的距离h探；
需要说明的是，在本发明实施例中，为便于整流格栅1的设计，需要先设立直角坐标系，其中直角坐标系的Y方向为整流管2的中心与测量探头303的中心的连线方向，X方向为沿整流格栅1的径向且与Y方向垂直的方向。
如图7和图8所示，在本发明实施例中测量取样口302的形状为长方形，因此上述横向尺寸W测、纵向尺寸H测分别为长方形的长和宽，但是需要说明的是，测量取样口302的形状可能为多种，比如可能为圆形、椭圆形或者菱形等，此时横向尺寸W测、纵向尺寸H测可能为圆形的直径，椭圆的长轴以及短轴，以及菱形的两条对角线的长度。
设定整流格栅1的整流格栅1的稳流格栅区的稳流中心格栅孔101的初始横向宽度W稳、初始纵向宽度H稳以及稳流中心格栅孔101的中心与整流格栅1的中心的距离h稳，使W稳=W测，H稳=H测且h稳=h探；
即稳流中心格栅孔101的初次尺寸及位置设定值与测量取样口302的尺寸及位置完全相符，当后续测量的波动指数不符合要求时，可以对稳流中心格栅孔101的横向宽度W稳、纵向宽度H稳以及稳流中心格栅孔101的中心与整流格栅1的中心的距离h稳进行调整，但在调整过程中需要保证稳流中心格栅孔101与传感器本体3的测量探头303的中心始终沿整流管2的延伸方向相对设置，整流管2的延伸方向为整流管2内的气体流动方向。
根据空气流量传感器的整流格栅1的材质，设定整流格栅1的壁厚a；
整流格栅1的壁厚a指两个格栅孔之间格栅的厚度，整流格栅1的壁厚a根据整流格栅1所使用的材质来定，在初次设定时，应当留有一定的余量，以在保证强度的情况下，满足后续的调整需求。
设定整流格栅1的周边格栅区的各个格栅孔的初始横向宽度Wm以及初始纵向宽度Hn，计算公式如下：
Wm=W稳-mF；
Hn=H稳-nK；
其中，m为待设定格栅孔距离稳流中心格栅孔101在X方向的层数；n为待设定格栅孔距离稳流中心格栅孔101在Y方向层数；系数F为待设定格栅孔的横向尺寸的递减量；系数K为待设定格栅孔的纵向尺寸的递减量；
系数F和系数K的具体获取方法在下文中进行详细描述。
根据稳流中心格栅孔101的初始横向宽度W稳、初始纵向宽度H稳、稳流中心格栅孔101的中心与整流格栅1的中心的距离h稳、整流格栅1的壁厚a、周边格栅区的各个格栅孔的初始横向宽度Wm以及初始纵向宽度Hn，生成整流格栅1的三维模型并建立包括该整流格栅1的空气流量传感器的三维模型，将空气流量传感器的三维模型导入CFD流体计算软件中进行仿真计算，获取空气流量传感器的测量探头303的测量值，计算空气流量传感器的测量探头303的测量值的波动指数，判断波动指数是否符合要求，若波动指数不符合要求，则调整稳流中心格栅孔101的设定参数、整流格栅1的壁厚a的设定参数以及周边格栅区的各个格栅孔的设定参数，在调整过程中保证稳流中心格栅孔101的中心与测量探头303的中心沿整流管2的延伸方向相对，重新生成空气流量传感器的三维模型并导入CFD流体计算软件中进行仿真计算，直到空气流量传感器的测量探头303的测量值的波动指数满足要求，若波动指数符合要求，则设计完成。
需要说明的是，若波动指数不符合要求，则可以调整稳流中心格栅孔101的设定参数、整流格栅1的壁厚a的设定参数以及周边格栅区的各个格栅孔的设定参数这三个设定参数中的一个或多个。
系数F以及系数K的设定与整流管2的内径D相关，在本发明实施例中，系数F以及系数K的设定步骤包括：
根据空气流量传感器的整流管2内的气体温度、气体压力的设计参数，计算空气流量传感器的整流管2内的平均气体流动速度，计算公式如下：
；
；
其中，ρ为气体密度，P1为入口气体压力，Rg为气体常数，T1为入口气体温度，γ为气体绝热指数；
根据空气流量传感器的整流管2内的气体流量以及计算获得的整流管2内的平均气体流动速度V，计算整流管2的内径D，计算公式如下：
；
根据整流管2的内径D计算获取稳流格栅区的气体阻力参数f，计算公式如下：
；
其中，n为稳流格栅区中的格栅孔的序号的变量，λ为整流管2的内部壁面的摩擦系数，xn为稳流格栅区中第n个格栅孔的中心相对于整流管2的中心在X方向的偏离值，yn为稳流格栅区中第n个格栅孔的中心相对于整流管2的中心在Y方向的偏离值；
在计算获取稳流格栅区的气体阻力参数f的过程中，对稳流格栅区的格栅孔依次进行编号，在本发明实施例中，如图7和图8所示，稳流格栅区的格栅孔都采用长方形，并且稳流格栅区包括稳流中心格栅孔101以及位于稳流中心格栅孔101周围一圈的稳流边缘格栅孔102，因此稳流格栅区共包括9个格栅孔，在气体阻力参数f的计算中，对9个格栅孔依次编号，计算9个格栅孔的气体阻力参数的总和，当然稳流格栅区的格栅孔的数量并不局限于9个，根据稳流格栅区的格栅孔的形状或者稳流边缘格栅孔102的圈数的不同，稳流格栅区的格栅孔的可相应的变化，在此不做限定。
计算获取系数F以及系数K，计算公式如下：
；
；
其中，调节系数e的取值范围为0.05~1.2。在设定整流格栅1的周边格栅区的各个格栅孔的初始横向宽度Wm以及初始纵向宽度Hn时，调节系数e的取值为1。
将空气流量传感器的三维模型导入CFD流体计算软件中进行仿真计算，获取空气流量传感器的测量探头303的测量值，计算空气流量传感器的测量探头303的测量值的波动指数包括：
在仿真过程中按照预设频率采集空气流量传感器的三维模型的流量测量模拟数据，以预设数量的流量测量模拟数据为一组，求每组流量测量模拟数据的平均值；
计算预设组数的流量测量模拟数据的标准差σ以及预设组数的流量测量模拟数据的平均值的平均值，根据标准差σ以及平均值计算波动指数，计算公式如下：波动指数=σ/。
在上述步骤中，判断波动指数是否符合要求，若波动指数不符合要求，则调整稳流中心格栅孔101的设定参数、整流格栅1的壁厚a的设定参数以及周边格栅区的各个格栅孔的设定参数包括：
判断波动指数是否符合要求，若波动指数不符合要求，则首先调整系数F以及系数K，重新生成空气流量传感器的三维模型并导入CFD流体计算软件中进行仿真计算。
即若波动指数不符合要求，首先调节周边格栅区的格栅孔的尺寸，调节方式可以通过改变调节系数e的取值来实现。
判断调整系数F以及系数K后的波动指数是否符合要求，若不符合要求，则调整整流格栅1的壁厚a，重新生成空气流量传感器的三维模型并导入CFD流体计算软件中进行仿真计算。
若调节周边格栅区的格栅孔的尺寸后，波动指数依然不符合要求，则调整整流格栅1的壁厚a。
判断调整整流格栅1的壁厚a后的波动指数是否符合要求，若不符合要求，则调整稳流格栅区的面积，重新生成空气流量传感器的三维模型并导入CFD流体计算软件中进行仿真计算。
若调整整流格栅1的壁厚a后，波动指数依然不符合要求，则调整稳流格栅区的稳流中心格栅孔101和/或稳流边缘格栅孔102的面积。
判断调整稳流格栅区的面积后的波动指数是否符合要求，若不符合要求，则重复上述步骤。
若调整稳流格栅区的面积后，波动指数依然不符合要求，则返回继续调整系数F以及系数K，并按照顺序对整流格栅1的壁厚a以及稳流格栅区的面积进行依次调整，直到波动指数符合要求。
在本发明实施例中，γ的取值范围为1.4~1.6。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (11)

1.一种整流格栅的设计方法，其特征在于，所述整流格栅用于空气流量传感器，所述空气流量传感器还包括整流管以及传感器本体，所述整流格栅设置于所述整流管，所述传感器本体的测量端伸入所述整流管内，且所述传感器本体的测量端沿气流方向位于所述整流格栅的下游，所述传感器本体的测量端设置有测量取样口，所述传感器本体的测量探头设置于所述测量取样口内，所述整流格栅包括稳流格栅区以及环绕所述稳流格栅区设置的周边格栅区，所述稳流格栅区包括稳流中心格栅孔，沿所述整流管的延伸方向，所述稳流中心格栅孔的中心与所述测量探头相对，所述周边格栅区的各个格栅孔的通流面积随距离所述稳流格栅区的距离增加而逐渐减小，所述设计方法包括步骤：
获取空气流量传感器的传感器本体的测量取样口的横向尺寸W测、纵向尺寸H测以及空气流量传感器的传感器本体的测量探头的中心与空气流量传感器的整流管的中心之间的距离h探；
设定整流格栅的稳流格栅区的稳流中心格栅孔的初始横向宽度W稳、初始纵向宽度H稳以及稳流中心格栅孔的中心与整流格栅的中心的距离h稳，使W稳=W测，H稳=H测且h稳=h探；
根据空气流量传感器的整流格栅的材质，设定整流格栅的壁厚a；
设定整流格栅的周边格栅区的各个格栅孔的初始横向宽度Wm以及初始纵向宽度Hn，计算公式如下：
Wm=W稳-mF；
Hn=H稳-nK；
其中，m为待设定格栅孔距离稳流中心格栅孔在X方向的层数，n为待设定格栅孔距离稳流中心格栅孔在Y方向层数，系数F为待设定格栅孔的横向尺寸的递减量，系数K为待设定格栅孔的纵向尺寸的递减量，所述系数F以及所述系数K的设定步骤包括：
根据空气流量传感器的整流管内的气体温度、气体压力的设计参数，计算空气流量传感器的整流管内的平均气体流动速度，计算公式如下：
；
；
其中，ρ为气体密度，P1为入口气体压力，Rg为气体常数，T1为入口气体温度，γ为气体绝热指数；
根据空气流量传感器的整流管内的气体流量Q以及计算获得的整流管内的平均气体流动速度V，计算整流管的内径D，计算公式如下：
；
根据整流管的内径D计算获取稳流格栅区的气体阻力参数f，计算公式如下：
；
其中，z为稳流格栅区中的格栅孔的序号的变量，λ为整流管的内部壁面的摩擦系数，xz为稳流格栅区中第z个格栅孔的中心相对于整流管的中心在X方向的偏离值，yz为稳流格栅区中第z个格栅孔的中心相对于整流管的中心在Y方向的偏离值；
计算获取所述系数F以及所述系数K，计算公式如下：
；
；
其中，调节系数e的取值范围为0.05~1.2；
根据稳流中心格栅孔的初始横向宽度W稳、初始纵向宽度H稳、稳流中心格栅孔的中心与整流格栅的中心的距离h稳、整流格栅的壁厚a、周边格栅区的各个格栅孔的初始横向宽度Wm以及初始纵向宽度Hn，生成整流格栅的三维模型并建立包括该整流格栅的空气流量传感器的三维模型，将空气流量传感器的三维模型导入CFD流体计算软件中进行仿真计算，获取空气流量传感器的测量探头的测量值，计算空气流量传感器的测量探头的测量值的波动指数，判断波动指数是否符合要求，若波动指数不符合要求，则调整稳流中心格栅孔的设定参数、整流格栅的壁厚a的设定参数以及周边格栅区的各个格栅孔的设定参数，在调整过程中保证稳流中心格栅孔的中心与测量探头的中心沿所述整流管的延伸方向相对，重新生成空气流量传感器的三维模型并导入CFD流体计算软件中进行仿真计算，直到空气流量传感器的测量探头的测量值的波动指数满足要求，若波动指数符合要求，则设计完成。
2.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述将空气流量传感器的三维模型导入CFD流体计算软件中进行仿真计算，获取空气流量传感器的测量探头的测量值，计算空气流量传感器的测量探头的测量值的波动指数包括：
在仿真过程中按照预设频率采集空气流量传感器的三维模型的流量测量模拟数据，以预设数量的流量测量模拟数据为一组，求每组流量测量模拟数据的平均值；
计算预设组数的流量测量模拟数据的标准差σ以及预设组数的流量测量模拟数据的平均值的平均值Q(—)，根据标准差σ以及平均值Q(—)计算波动指数，计算公式如下：波动指数=σ/ Q(—)。
3.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述判断波动指数是否符合要求，若波动指数不符合要求，则调整稳流中心格栅孔的设定参数、整流格栅的壁厚a的设定参数以及周边格栅区的各个格栅孔的设定参数包括：
判断波动指数是否符合要求，若波动指数不符合要求，则首先调整所述系数F以及所述系数K，重新生成空气流量传感器的三维模型并导入CFD流体计算软件中进行仿真计算；
判断调整所述系数F以及所述系数K后的波动指数是否符合要求，若不符合要求，则调整整流格栅的壁厚a，重新生成空气流量传感器的三维模型并导入CFD流体计算软件中进行仿真计算；
判断调整整流格栅的壁厚a后的波动指数是否符合要求，若不符合要求，则调整稳流格栅区的面积，重新生成空气流量传感器的三维模型并导入CFD流体计算软件中进行仿真计算；
判断调整稳流格栅区的面积后的波动指数是否符合要求，若不符合要求，则重复上述步骤。
4.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，在设定整流格栅的周边格栅区的各个格栅孔的初始横向宽度Wm以及初始纵向宽度Hn时，所述调节系数e的取值为1。
5.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，γ的取值范围为1.4~1.6。
6.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述稳流格栅区还包括围绕所述稳流中心格栅孔设置的稳流边缘格栅孔，所述稳流边缘格栅孔的通流面积小于或等于所述稳流中心格栅孔的通流面积。
7.根据权利要求6所述的设计方法，其特征在于，所述稳流中心格栅孔的形状以及所述稳流边缘格栅孔的形状与所述测量取样口的形状相同。
8.根据权利要求7所述的设计方法，其特征在于，所述稳流中心格栅孔的通流面积与所述测量取样口的通流面积的比值为0.8~1.2。
9.根据权利要求6所述的设计方法，其特征在于，所述稳流中心格栅孔的通流面积与所述稳流边缘格栅孔的通流面积相同。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的设计方法，其特征在于，所述整流格栅包括位于所述稳流格栅区或位于所述周边格栅区的中央格栅孔，所述中央格栅孔的中心与所述整流管的中心之间的距离大于或等于0且小于或等于所述整流管的内径的5%。
11.根据权利要求1-9任意一项所述的设计方法，其特征在于，同时经过所述整流格栅的中心以及所述稳流中心格栅孔的中心的平面为所述整流格栅的纵向对称面，所述整流格栅关于所述纵向对称面对称。
CN202410512552.4A 2024-04-26 2024-04-26 一种整流格栅、空气流量传感器及整流格栅的设计方法 Active CN118111523B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202410512552.4A CN118111523B (zh) 2024-04-26 2024-04-26 一种整流格栅、空气流量传感器及整流格栅的设计方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202410512552.4A CN118111523B (zh) 2024-04-26 2024-04-26 一种整流格栅、空气流量传感器及整流格栅的设计方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN118111523A CN118111523A (zh) 2024-05-31
CN118111523B true CN118111523B (zh) 2024-08-16

Family

ID=91219515

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202410512552.4A Active CN118111523B (zh) 2024-04-26 2024-04-26 一种整流格栅、空气流量传感器及整流格栅的设计方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN118111523B (zh)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0953966A (ja) * 1995-08-17 1997-02-25 Hitachi Ltd 発熱抵抗体式空気流量測定装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19647081A1 (de) * 1996-11-14 1998-05-28 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden Mediums
DE10027831C2 (de) * 2000-06-05 2002-08-01 Siemens Ag Massenstrommesser
FR3072131B1 (fr) * 2017-10-06 2021-03-05 Mecaplast France Ensemble d'admission d'air
CN210346799U (zh) * 2019-10-09 2020-04-17 上海奥联能源科技有限公司 一种流体整流器

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0953966A (ja) * 1995-08-17 1997-02-25 Hitachi Ltd 発熱抵抗体式空気流量測定装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN118111523A (zh) 2024-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2997266B1 (en) Flow conditioner and method for optimization
CN111044252B (zh) 一种高精准度进气道流量测量方法
CN115879396B (zh) 高空模拟试车台进气前室流程化一维气动设计方法
US10781775B2 (en) Calibration-free mass airflow sensor
CN118111523B (zh) 一种整流格栅、空气流量传感器及整流格栅的设计方法
CN113125103A (zh) 一种41测点等距分布的椭圆截面流量计数据处理方法
CN114152445A (zh) 一种高空台流量管总压径向测点布置方法及测量耙
CN115575074B (zh) 一种高速风洞通气模型内阻测量不确定度分析方法
JP2012127864A (ja) 脈動流の流量測定方法およびガス流量測定装置
CN113536711B (zh) 一种基于田口法的橄榄形流量计结构优化设计方法
CN114528778B (zh) 基于钟形口流量管速度分布模型的空气流量测量方法
CN110388972B (zh) 非等径超声波流量计串联检定装置及方法
CN205593570U (zh) 一种空气流量计
CN114136643A (zh) 一种航空发动机空气流量测点布局方法
CN202008375U (zh) 热膜式空气质量流量计
CN115575080B (zh) 一种高速风洞通气模型内阻精确测量方法
Wood et al. Effects of shock-boundary-layer interaction on the performance of a long and a short subsonic annular diffuser
CN118090219B (zh) 进气流量测试方法、装置、存储介质和电子设备
CN112964336B (zh) 空气流量标定设备及其标定方法
CN113137988B (zh) 一种烟草专用恒流孔的流量检测方法
CN111829691B (zh) 一种用于非中性边界层风温瞬态测量的装置及方法
CN214224398U (zh) 一种测温传感器
CN209764410U (zh) 空气滤芯流速测试装置
CN118549137A (zh) 中介机匣插板畸变气动性能试验的过渡段设计方法及系统
CN117877774A (zh) 反应堆试验件及其旁通流量试验方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant