GT-POWER高级培训教程余晈(与STAR CD耦合计算)
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第24卷第1期 黑 龙 江 工 程 学 院 学 报(自然科学版) Vol.24№.12010年3月 Journal of Heilongjiang Instit ute of Technology Mar.,2010发动机的GT 2POW ER 模拟和试验验证分析朱荣福,王 强,张 鹏(黑龙江工程学院汽车与交通工程学院,黑龙江哈尔滨150050)摘 要:发动机工作过程仿真已经成为发动机开发设计和改进工作的一个重要手段和环节。
然而,对于发动机仿真研究而言,仿真模型的准确性至关重要。
以4C K 发动机结构参数为基础,运用一维动力学软件GT 2POWER 建立发动机燃烧工作过程模型。
通过发动机台架试验获取的外特性功率、油耗及最大扭矩功工况缸内压力数据和GT 2POWER 仿真计算结果的对比,验证发动机仿真模型的有效性。
关键词:发动机;模拟;验证中图分类号:T K411.7 文献标识码:A 文章编号:167124679(2010)0120013203R esearch on GT 2POWER simulation and experimentalvalidation of engineZHU Rong 2f u ,WAN G Qiang ,ZHAN G Peng(College of Automobile and Traffic Engineering ,Heilongjiang Institute of Technology ,Harbin 150050,China )Abstract :The simulation of engine working process has been one of t he most important means and link in t he design and improvement of engine.However ,for engine simulation st udies ,t he accuracy of simulation model is essential.Based on t he st ruct ure parameters of 4C K engine ,a working process of t he engine was built wit h one dimensional dynamic software GT 2power in t his paring t he data of engine power ,f uel consumption and cylinder pressure for outer characteristics t hrough engine experiment to t he simula 2tion result s t hrough GT 2POWER to verify t he validity of simulation model of t he engine and prepare for f urt her st udy.K ey w ords :engine ;simulation ;validation收稿日期:2009206203作者简介:朱荣福(1981-),男,助教,硕士,研究方向:汽车节能与环保. 发动机工作过程仿真已经成为发动机开发设计和改进工作的一个重要手段和环节。
•GT-SUITE是内燃机,汽车及零部件的模拟软件。
涵盖了内燃机、汽车、冷却系统、燃油供给系统、曲轴机构、配气•GT-POWER是GT-SUITE系列中最著名的一个软件。
它应用于以下范围。
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P-V图壁面传热率
NOx 浓度在CA=-3.3
度时NOx 浓度在CA=14.3
时度
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循环开始角
气缸几何结构
初始状态
充气效率的参考状态
诊断输出标志
壁温实体(壁温模型的选择,设为指针变量)流动实体(流动模型的选择)
传热实体*(或模型)
燃烧实体
扫气实体
排放物map实体
外部气缸模型
废气能量分数实体
缸径
冲程
连杆长度
连杆小端偏离曲柄压缩比
上止点间隙高度
压力温度成分
混合物成分标志。
《GTPOWER培训》课件•GTPOWER软件概述•GTPOWER基本操作与界面介绍•GTPOWER核心功能详解•GTPOWER高级功能与应用技巧目录•GTPOWER在实际工程中的应用案例•GTPOWER培训总结与展望CHAPTERGTPOWER软件概述软件背景及发展历程创立背景发展历程软件功能与应用领域主要功能应用领域广泛应用于汽车、航空、船舶等发动机设计领域,以及发动机研发、教学、咨询等相关行业。
软件特点与优势特点优势CHAPTERGTPOWER基本操作与界面介绍安装步骤下载GTPOWER安装包;双击安装包,按照提示进行安装;•安装完成后,在桌面或开始菜单找到GTPOWER图标。
启动方法双击桌面上的GTPOWER图标;或者在开始菜单中找到GTPOWER并单击启动。
菜单栏工具栏项目树状图01属性窗口02状态栏03设计区域用于搭建和编辑模型;模拟区域进行模型的仿真和调试;结果展示区域展示仿真结果和数据。
创建新项目在菜单栏选择“文件”>“新建”>“项目”;输入项目名称和保存路径;打开现有项目在菜单栏选择“文件”>“打开”;01 02 031 2 3CHAPTERGTPOWER核心功能详解发动机建模与仿真全面的发动机模型库提供汽油机、柴油机、气体机等多种发动机模型,支持一维和三维仿真。
灵活的建模方式用户可根据需求自定义发动机结构,实现快速建模和仿真。
精确的仿真结果采用先进的数值计算方法和物理模型,确保仿真结果的准确性和可靠性。
燃烧分析与优化详细的燃烧过程模拟先进的燃烧分析工具燃烧优化策略排放预测与控制策略制定全面的排放模型灵活的排放控制策略排放法规与标准支持性能评估与优化设计多维度性能评估先进的优化算法设计变量与目标函数自定义CHAPTERGTPOWER高级功能与应用技巧热流固耦合仿真电磁场仿真控制策略仿真030201多物理场耦合仿真技术复杂系统建模方法论述分层建模参数化建模多领域协同建模高级后处理技巧展示结果对比分析数据可视化提供多种结果对比分析工具,如曲线图、柱状图等,方便用户对不同方案或不同参数下的仿真结果进行对比评估。
引言:GTPOWER是一款功能强大的电力系统分析软件,它可以用于设计和优化电力系统的各个方面。
本文旨在提供一份全面的GTPOWER 培训教程,以帮助读者快速掌握该软件的使用技巧和应用方法。
概述:本文将详细介绍GTPOWER的各个模块和功能,并给出具体的应用示例。
通过学习本文,读者将能够深入了解GTPOWER的原理和操作技巧,从而有效地应用该软件进行电力系统的建模、仿真和优化。
正文:一、建模与仿真1. GTPOWER的基本建模原理a. 电力系统建模的步骤和方法b. GTPOWER的建模工具和对象c. 连接元件的建模方法和技巧2. 电力系统仿真设置a. 仿真模型的搭建与参数设置b. 仿真运行的控制与调试c. 仿真结果的收集与分析3. 动态特性仿真a. 电力系统的动态方程和稳定性分析b. 故障模拟与动态响应仿真c. 动态响应结果的评估与解读4. 暂态稳定仿真a. 暂态稳定问题的基本原理和模型b. 暂态稳定仿真的建模与设置c. 暂态稳定仿真的结果与评估5. 电力系统优化仿真a. 电力系统性能评价与目标函数的设置b. 电力系统优化算法与技术的选择c. 优化结果的分析与应用二、电力系统分析1. 进路计算与电力负荷预测a. 进路计算的基本原理和方法b. 电力负荷预测的模型与算法c. 进路计算与负荷预测结果的分析与应用2. 电力系统稳定性分析a. 稳定性指标与评估方法b. 电力系统稳定裕度的计算与分析c. 稳定性分析结果的解读与应用3. 电力系统电压稳定性分析a. 电压稳定性的概念与评估指标b. 电压稳定性分析的建模与仿真c. 电压稳定性分析结果的解读与应用4. 电力系统传输损耗分析a. 传输损耗的计算与评估b. 传输损耗分析的建模与仿真c. 传输损耗分析结果的解读与应用5. 电力系统可靠性分析a. 可靠性指标与评估方法b. 电力系统可靠性分析的建模与仿真c. 可靠性分析结果的解读与应用三、模块化应用1. 电力系统现场监测与诊断a. 现场监测设备的选择与安装b. 电力系统诊断的原理与方法c. 模块化应用在电力系统现场监测与诊断中的应用示例2. 电力系统容量扩展与优化a. 容量扩展的原理与方法b. 电力系统优化的目标函数和约束条件c. 模块化应用在电力系统容量扩展与优化中的应用示例3. 电力系统故障定位与恢复a. 故障定位的原理与方法b. 故障恢复的策略与技术c. 模块化应用在电力系统故障定位与恢复中的应用示例四、实际案例分析1. 电力系统规划与设计案例分析a. 电力系统需求分析与规划b. 电力系统设计与布局c. 模块化应用在电力系统规划与设计中的案例分析2. 电力系统故障分析与处理案例分析a. 故障分析的过程与方法b. 故障处理的策略与技术c. 模块化应用在电力系统故障分析与处理中的案例分析3. 电力系统优化与调度案例分析a. 优化目标与调度约束的分析b. 优化算法与调度技术的选择c. 模块化应用在电力系统优化与调度中的案例分析4. 电力系统智能化应用案例分析a. 智能化应用的原理与方法b. 智能化应用在电力系统中的应用领域c. 模块化应用在电力系统智能化应用中的案例分析5. 电力系统可持续发展案例分析a. 可持续发展的原理与方法b. 可持续发展在电力系统中的应用领域c. 模块化应用在电力系统可持续发展中的案例分析总结:本文对GTPOWER的培训教程进行了全面而详细的介绍。
EngCylCombDIJet - Direct-Injection Diesel Jet Combustion Model缸内直喷柴油喷射燃烧模型这个燃烧模型预测燃烧速率,并将直喷柴油机的排放与单或多脉冲喷射相结合。
为了实现精确的预测,本模型必须通过实测的缸压进行校正。
本模型中液体燃油直接喷射到气缸中(使用InjProfileConn, InjMultiProfileConn, InjNozzConn ,InjNozzUserConn喷油器模型)。
通过喷油器模型预测的燃烧速率对喷射曲线和正时非常敏感,因此必须确保输入精确的喷射曲线(喷射曲线要么是实测的要么是通过GT-SUITE喷射模型得出的)。
注释:有一个可供选择的柴油燃烧模型名为“EngCylCombDIPulse”,这个模型的主要优势是当保持或者超过Dijet模型的预测精度时运行速度更快。
EngCylCombDIPulse - Direct-Injection Diesel Multi-Pulse Combustion Model缸内直喷柴油机多脉冲燃烧模型这个燃烧模型预测燃烧速率,并将直喷柴油机的排放与单或多脉冲喷射相结合。
为了实现精确的预测,本模型必须通过实测的缸压进行校正。
本模型中液体燃油直接喷射到气缸中(使用InjProfileConn,InjMultiProfileConn喷油器模型)。
通过本模型预测的燃烧速率对喷射曲线和正时非常敏感,因此必须确保输入精确的喷射曲线(喷射曲线要么是实测的要么是通过GT-SUITE喷射模型得出的)。
注释:有一个可供选择的柴油燃烧模型名为“EngCylCombDIJet”,推荐使用DIpulse模型,因为当保持或者超过Dijet模型的预测精度时运行速度更快。
EngCylCombDIWiebe - Direct-Injection Diesel Wiebe Combustion Model缸内直喷柴油韦伯燃烧模型这个模型使用三元韦伯函数给直喷、压燃发动机加入了燃烧速率,这个模型适用于燃油缸内直喷(使用InjProfileConn喷油器模型),当应用下面的参数时(比如Ignition Delay,the Fraction 或者Duration没有设置为def时),喷射曲线将不会影响燃烧速率。
Highlights:Expert-system cranktrain toolbox (piston, conrod, web, etc. ) for easy layout of any (I, V, W) cranktrainRigid, torsional and3D-bending analysis modesRigid kinematics, forces, torques, bearing loads Engine unbalanced forces moments, balance shafts3-D Block vibrations and mounting system analysis Crankshaft torsional vibrations (time and frequency domain)Viscous, rubber dampers, vibration isolators Crankshaft 3D bending: dynamic or quasi-static, crankshaft durabilityMain and conrod bearings analysis (orbits, MOFT, flow, temperature, friction) Predictive friction models for bearings, rings, pistonCranktrain Design AnalysisCranktrain Dynamics, Balance, Mounts and Bearings GT-SUITE performstorsional dynamic analysis of cranktrains in both time and frequencydomains. This analysis mode is used to model torsional vibrations of the crankshaft to recover maximum torsional displacements, strains, stresses etc. and to identify and eliminate any unwanted resonances. Dynamometer couplers, viscous and elastomer dampers, vibra-tion isolators and accessory drives can be accounted for.GT-SUITE offers a complete range of methods and models for the analysis of cranktrain systems and crankshafts in order to address balance, vibration, friction/lubrication, integrity and durability issues, to study the effect of operating parameters and design tradeoffs.GT-SUITE cranktrain models are constructed using elements of a cranktrain toolbox with many ease-of-use features and “expert system” intelligence which automates building of a consistent model. The same model can be used for rigid, torsional or 3D-bending analysis.AdvancedFeatures and Applications:Elastomer damper model based on Maxwell solid approach:consistent treatments in both time and freq. domainsAutomatic extraction of equivalent beam compli-ances of crankwebs (for 3D bending) from 3D FEA static results3D stress, fatigue and crankshaft reliability analysis using 3D FEAunit-load stress recombinationSteady-state or transient simulations, start-stop6 ODE integrators including implicit schemes suitable for stiff bending dynamics. Fast runtimes.Seamless integration in GT-SUITE, with:• Timing drive (e.g. chain)• Valvetrain• Engine performance (GT-POWER)• Oil circuit /Lube system • Vehicle drivetrain (engine recoil, mounts) • Models, to account for system interactionsThese capabilities are included in everyGT-SUITE license applied during pre-processing, to extract properties of an equivalent beam-based model. Models of main and conrod bearings are integrated with cranktrain dynamics in the rigid, torsional or 3D-bending analysis modes. Mixed lubrication of oil films is modeled. Predictions include loads, orbits, MOFT and oil film extent, oil flow and temperature, friction torque and power loss. Bearing models can also be easily linked to a full lubrication circuit model.GT-SUITE integrated model of cranktrain, engine mounting system, and driveline vehicle dynamics is used to investigate driveability/comfort issues.。
GTPowerV73培训教程学习课程•课程介绍与背景•软件安装与基本操作•发动机建模与仿真分析目录•燃油系统建模与优化设计•进排气系统建模与性能评估•冷却系统建模与热管理策略•总结与展望01课程介绍与背景GTPowerV73概述GTPowerV73是一款专业的动力系统仿真软件,广泛应用于汽车、航空航天、能源等领域。
该软件具备强大的建模和仿真能力,支持多领域协同仿真,提供全面的解决方案。
GTPowerV73拥有丰富的组件库和模型库,支持用户自定义组件和模型,满足个性化需求。
培训目标与要求培训目标培训要求课程安排与时间课程安排培训时间本课程共计5天,每天8小时,共计40小时。
具体时间安排根据学员需求和实际情况进行调整。
02软件安装与基本操作软件下载与安装步骤01020304工具栏提供常用命令的快捷方式,如新建、打开、保存、打印等。
主界面包括菜单栏、工具栏、项目浏览器、属性窗口等部分。
菜单栏提供文件、编辑、视图、工具、窗口、帮助等菜单项,用于执行各种操作。
项目浏览器用于显示和管理当前打开的项目文件及其内容。
属性窗口用于显示和修改选定对象的属性,如尺寸、颜色、字体等。
界面布局及功能介绍基本操作演示新建项目关闭项目打开项目导入/导出数据保存项目撤销/重做操作03发动机建模与仿真分析选择合适的模型模板定义模型参数建立发动机结构设置边界条件发动机模型建立方法仿真参数设置及运行过程01020304选择仿真类型设置仿真参数运行仿真监控仿真过程结果查看与后处理技巧通过仿真软件的后处理功能,查看发动机的功率、扭矩、油耗等性能指标。
对仿真结果进行统计分析,提取有用信息,如发动机的燃烧效率、排放性能等。
根据仿真结果,对发动机的设计方案进行优化改进,提高发动机的性能和效率。
通过再次进行仿真分析,验证优化方案的效果和可行性。
查看仿真结果分析结果数据优化设计方案验证优化效果04燃油系统建模与优化设计燃油系统模型建立方法基于物理模型的建模利用流体力学、热力学等物理原理,建立燃油系统的物理模型,包括燃油泵、喷油器、燃油轨等关键部件的数学描述。
Tutorial 3.Adding Advanced Features to the Basic Engine(给基本模型赋予更多的特征)打开Tutorial 1中建立的tut1SIfinal.gtm,然后保存于…/tutorials/GTpower/TUT03/1-Sweep/tut3sweep.gtm 的文件。
Setting of sweeps over variables对于模型创建期间的参数设置是非常有用的,而且扩展(sweep over)其参数的属性也同样重要。
这里,我们将扩展发动机的转速,以观察单缸发动机的力矩和能量(torque and power)曲线的形状(shape)和大小(magnitude)的变化情况。
一旦发动机转速(engine speed)的参数(parameter)创建以后,如果想作进一步的设置可通过“Run/Case Setup”来完成。
操作“Run/Case Setup”,选择“Append Case”添加7次,使转速(rpm)以增量(increment)为400从4000变到1200。
此操作快捷的方法是:使用方程(Equation),输入“4000”作为first case,输入“=[<1]-400”作为next case。
所有利用公式(formula)修改的数据将以棕褐色背景(tan background)显示。
然后,你可以通过点击“show formula/show value”来常看希望的数据形式,或者作进一步修改。
(具体可以查看“GT-ISE User Manual Chapter 5,Case Setup Section”)。
当进行多个case的仿真时,“Run/Run Setup/TimeControl”非常有用。
当属性设置为Old时,紧随(following)第一个case的后面的case的初始条件(initial condition)等同于前面(previous)case的结束条件(final condition)。