基于Optimate的进气道性能设计扫描.pdf

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1、·8·内燃机与配件基于Optimate的进气道性能设计扫描杨文乐；王志磊；张峰昌；葛少虎；范利格（海马汽车有限公司，郑州450016）摘要：通过STAR-CCM+软件自带的Optimate模块直接驱动CAD进行几何变化，从而自动进行网格重构自动提交计算，并能自动输出计算结果，相比于手动调整气门升程的进气道性能计算来说，此方法能够快速自动进行进气道性能的设计扫描。关键词：STAR-CCM+；Optimate；自动；进气道性能；设计扫描0引言子或者延长气缸等操作。汽油机缸内气流运动的速度分布及其涡流（滚流）和2.2将气门设置为设计参数湍流对燃烧过程

2、有较大影响，从而对发动机经济性、动力将模型调整好，气门处于密封位置上，在气门中心位性、排放指标、燃烧噪音和怠速稳定性等产生重要影响。而置做出局部坐标系，选择气门进入Translate操作界面，勾发动机进气道的流动特性会在很大程度上决定气流运动选曝光参数将移动向量选作为设计参数见图2，选择坐标状况。气道流动特性参数指标主要由流量系数和涡流（滚系为刚生成的局部坐标系，关闭3D-CAD操作在图3的流）强度等，其中，流量系数直接决定了气缸的进气量，而移动向量中改变数值，气门将按照该向量进行移动，至此滚流比的大小对缸内混合气的形成、发展、燃烧速度和稳设计

3、参数设定成功。定性等起着重要的作用。对于气道的评价方法，国际上通[1]常采用Ricardo、AVL、FEV和SERI等方法。本文利用STAR-CCM+自带的Optimate模块对发动机进气道性能进行设计扫描，能快速且自动完成分析并使用气道评价方法进行评价。1进气道稳态性能分析研究进气道性能可以通过CFD仿真模拟，手动调整气门升程的CFD方法需要每次调整一次气门升程来进行一次仿真计算，而使用STAR-CCM+软件自带的Optimate模块可只设置一次就把所有的气门升程下的计算全部设置好，然后软件会自动提交计算输出结果，大大提高计算效率。两种方法的

4、分析流程对比如图1所示。图2设计参数设定图1两种方法分析流程对比2Optimate设计扫描Optimate通过直接驱动CAD进行几何变化从而进行自动化网格重构自动化提交计算，并能按照之前设定的输出计算结果。2.1几何导入将气道、燃烧室、气门、座圈、火花塞等模型直接导入STAR-CCM+的3D-CAD模型当中，如果有必要，可在该CAD模型里做些辅助模型，比如做出模拟进口环境的盒图3调整设计参数InternalCombustionEngine&Parts·9·图6设计扫描参数设定2.3在Operations下进行网格划分划分网格要在Operatio

5、n下进行，在划分网格之前可在Operation下进行比要的布尔运算和压印从而得到最终的计算域，之后再进行网格划分，可以全部设定为多面体见图4，也可以通过多面体和Directmesh来生成多面体+棱锥网格见图5。图7计算结果汇总图图4多面体网格图5多面体+棱锥网格2.4使用Optimate进行进气道特性设计扫描进入Optimate界面选择设计扫描，激活气门将要移动的方向，填入最大最小值和增量，系统可以自动算出来总共要求解的任务数见图6，然后在Optimate下进行提交计算，软件会自动将该模型进行求解计算，计算过程当中可图8流量系数对比图查看正在进

6、行那个升程的计算，那些升程的计算已经完成等等信息，该任务计算完成后自动调整气门升程自动划分网格并自动提交计算，直至所有任务全部计算完成。3计算结果Optimate的计算结果可以得到每个任务的计算结果以及之前设定好的图片等内容，这些结果可以在Optimate的后处理中得到，并能看到所有任务的结果，方便看出随着气门升程的变化你所关心的结果的变化趋势见图7。该方法的计算结果精度同手动调整气门升程的CFD结果一致，在plot里面输出的流量系数和滚流比等结果可直接用于同试验结果对比，经用FEV进气道性能评价方式对比该仿真计算和试验结果，两者之间的误差均在

7、±5%以内见图9滚流比对比图图8~9。减少人工犯错；⑤收集所有分析数据。4结论同时该方法同样适用于其他参数扫描类计算当中。采用Optimate进行进气道性能的设计扫描相比于手参考文献：动调整气门升程的CFD计算方法有以下优点：①自动创[1]夏兴兰，陈大陆，王胜利.内燃机气道性能的评价方法[J].车建任务脚本；②提交并监控分析任务；③节约分析时间；④用发动机，2007（2）：7-12.