进气管内EGR分布的CFD模拟计算

进气管内EGR分布的CFD模拟计算本文将介绍一种用于研究内燃机进气管内废气再循环（EGR）分布的计算流体力学（CFD）模拟方法。

EGR技术已经成为了减少柴油发动机排放物的一种主要手段，通过将部分废气从排气管再引回到发动机进气管中，控制氮氧化物（NOx）的排放。

EGR分布对发动机的运行和性能具有很大的影响，因此对其分布的研究具有重要意义。

该CFD模拟计算的过程分为以下几个步骤：1.建立三维模型将进气管内的几何结构导入至CFD软件中，并进行三维建模。

在建立模型时需要考虑到进气管的大小、形状、弯曲角度等几何参数。

通过使用三维建模软件，可以快速地生成精确的进气管几何模型。

在建立模型时需要注意，将EGR进口的位置和大小考虑在内。

2.设定边界条件在进行CFD模拟计算时，需要设定各个界面的流体动力学边界条件。

对于进气管内的EGR分布计算，需要设定进口处的质量流量、温度和压力，同时也需要设定进口处EGR的组分。

另外，EGR分布的计算还需要考虑到排气管出口处的边界条件，包括排气口的压力和温度。

3.计算模拟经过模型建立和边界条件设定之后，可以进行CFD模拟计算。

这里使用了稳态流模拟方法，将燃气和EGR都视为可压缩流体。

在模拟计算中，需要考虑到进气管的弯曲、收缩等几何形态对流动场的影响，同时还需要考虑到流动的湍流效应。

4.分析计算结果在进行模拟计算之后，可以对计算结果进行分析。

通过对流场的分析，可以了解EGR在进气管内的分布情况，并对废气再循环的效果进行评估。

同时，还可以得到流动阻力、压力分布等参数，来评估EGR对发动机性能的影响。

总之，利用CFD技术进行进气管内EGR分布的计算模拟，可以有效地评估废气再循环技术的效果和对发动机性能的影响，为发动机设计和优化提供科学依据。

针对EGR分布的CFD模拟计算，还需要考虑一些重要的因素。

首先是EGR进口的位置和大小，这会直接影响EGR分布的均匀性和流量。

因此，在进行模型设计时，需要根据具体发动机结构和运行条件来确定EGR进口的位置和大小，并优化进口结构以提高EGR分布的均匀性。

一、 CFD建模建模和正常建模不同，我们只要流道部分。

一般先建叶轮和进风口，不要轴孔部分，尽量简化模型。

见下图。

轴盘后端面从机内后侧板内部算起。

倒角部分尽量去掉。

上图完成后，以后端轴盘为面画机壳草图，然后拉伸草图，高度为机壳内部高度尺寸（不带板厚的尺寸），合并结果选项不得选中，见下图红色箭头。

如果是机翼形叶片，内部画成实体，小的棱角圆角能简化的就简化，以免画网格时出问题。

点击（插入-特征-）组合按钮。

见下图。

选中删减。

主要实体选择刚才拉伸的机壳。

要组合的实体选择内部的叶轮和进风口。

因叶轮进风是在内部，看不见，选择方法是右键-选择其他，在弹出的对话框中选择即可。

以上步骤完成后，要对几何体进行分割，分成机壳，叶轮，进风口三部分。

分割：以机壳后侧板为面画圆，直径比叶轮大即可（不能太小，不然不容易画网格）。

在特征中点击拉伸曲面（两面拉伸），点击分割按钮（在插入-特征下拉箭头里）。

剪裁工具选刚才拉伸的曲面。

点击切除零件。

所产生的实体机壳打勾，点击对号。

隐藏刚才的曲面。

分割叶轮和进风口，建立基准面，见下图，可以以进风口的边缘线做参考，或者机壳内部的进风口和叶轮是一体，不分割。

下分割进风口和叶轮。

把机壳那部分隐藏。

成下面的效果。

再点击分割按钮分割叶轮和进风口。

见下图，剪裁工具选刚才建的基准面。

点击切除零件，所产生的实体中，把进风口部分打勾即可，然后点击上面的对号。

也可以把进风口外面那部分圆环分割出来（和进风口一样打钩），和机壳做成一体，具体方法是点击组合按钮，操作类型选择添加，把要做成一体的俩个件选上即可。

再把刚才隐藏的机壳显示出来，方法，右键分割1，选择隐藏，再右键分割1，点击显示。

就都显示完整了。

进口加一段管道，模拟进气条件。

一般直径是进风口的2倍，长度是机壳宽度的3倍。

画草图见下图，该段管道可以和进风口做为一个整体，具体操作见下图，特征范围选择时，点击进风口的面就可以把进口圆筒和进风口做成一体。

模型建好了，保存x-t格式就可以了。

Internal Combustion Engine&Parts1概述进气管、EGR管的结构和布局直接影响各缸的燃烧质量以及发动机的各项性能。

多缸发动机上各缸的EGR 率不均匀，导致EGR率高的缸氧气浓度低，排放烟度大，EGR率低的缸不能有效降低最高温度，NO X的形成得不到有效的控制，直接影响到发动机工况稳定性、油耗、排放。

改善发动机各缸EGR分配均匀性，对于满足更为严格的排放法规和获得最佳燃油经济性具有重要的意义。

本文通过仿真计算，分析各缸EGR率分配均匀性受结构因素的影响，为进气系统模型优化提供理论依据。

2分析过程和内容2.1收集数据进气歧管（EGR）三维几何模型的建立，一般情况下，三维几何模型可以用CATIA软件或者CAD软件建立，然后以标准STL文件格式导出表面模型。

然后由台架试验获得或由一维热力学软件计算获得，本例中发动机进气歧管EGR均匀性分析需要的性能参数如图1所示。

其中，初始化条件和壁面区域可以依据进气歧管模型而定。

同时需要新鲜空气入口、废气入口质量流量和静温随曲轴转角的变化关系数据，各个出口质量流量（注意应该在基础上乘-1，改变方向）随曲轴转角的变化关系数据。

需注意给定数据的变化范围应该大于CFD计算需要的曲轴转角范围。

2.2前处理生成网格就是对空间上连续的计算区域进行剖分，把它划分成许多个子区域，并确定每个区域中的节点坐标。

在AVL FIRE中导入表面网格模型，开始对表面网格模型进行计算前的处理，即建立计算的模型，主要步骤有：2.2.1导入面网格2.2.2生成线网格为了准确的生成体网格，在表面形状比较尖锐的地方，需要生成特征边缘线网格。

CFD-WM（FIRE WorkflowManager）提供了自动生成的工具Auto edge。

在生成线网格时，一般选用Closed Edges生成封闭的线网格。

生成线网格之后，可以查看线网格的生成，去除多余的线段或者用Trajectory工具添加某些边界线网格，保存文件（注意在整个前处理过程中，若做了相应的改动，应该立即保存文件）。

基于CFD的某柴油机进气歧管EGR分布与优化伊士旺[1,2]，苏艳君[1,2]，赵铮[1,2]，张德胜[1,2]（1.长城汽车股份有限公司技术中心，河北保定市0710002.河北省汽车工程技术研究中心，河北保定市071000）[摘要]：废气再循环（EGR）可以有效降低NOx排放。

对于采用EGR技术的多缸柴油机，若各缸废气分配不均会影响其燃烧稳定性，导致各缸工作不一致。

本文采用1D-3D耦合计算方法，对试验中出现问题的部分负荷工况点进行CFD分析。

通过对比EGR管处速度场及各缸EGR率，找到优化方向，最终方案满足要求。

关键词：CFD；EGR均匀性；进气歧管主要软件：A VL-FIRE；A VL-BOOST引言近期国家对环境问题非常重视，排放法规越来越严格，如何降低车辆排放已成为亟待解决的问题。

EGR（Exhaust Gas Recirculation）是将部分废气通过进气歧管引入燃烧室，以降低缸内氧浓度和燃烧温度，达到降低NOx排放的目的。

对于采用EGR技术的多缸柴油机，各缸EGR率分配不均，会影响各缸工作一致性，使NOx排放难以控制。

本文利用CFD方法对EGR分布进行数值模拟，并依据仿真结果完成对EGR管位置及结构的优化。

1. 模型建立与分析方法1.1 1D模型本公司研发的某四缸增压柴油机在台架标定过程中1800rpm/9bar部分负荷工况点出现各缸工作状况不一致现象，且NOx排放难以控制。

经多方讨论，初步怀疑是由各缸EGR分布不均所致，故对EGR分布进行仿真分析。

本次分析采用1D-3D耦合计算方法，边界条件由A VL公司1D热力学软件BOOST提供，3D模型由专业流体软件Fire计算。

1D模型见图1所示，虚线框内表示进气歧管和EGR 部分。

1D模型和3D模型的数据传递通过图1中的link单元完成。

在1D-3D耦合计算过程中BOOST模型首先单独计算30个循环，使1D结果达到收敛，然后自动通过link单元将边界条件（质量流量和温度等）传递给3D模型。

进气空气滤清器流阻特性CFD仿真分析进气空气滤清器流阻特性CFD仿真分析【摘要】空气滤清器除了要有良好的声学性能外，同时要考虑其动力学性能，以保证发动机有良好的动力性能。

本文基于流体动力学理论，利用CAD三维模型建立CFD仿真模型，通过对不同空气流量下空气滤清器空腔本体及含滤纸滤清器系统的内部流场进行计算，深入了解该空气滤清器阻力及内部流场压力、速度特性，并在此基础上对其流阻特性进行评估。

【关键词】空气滤清器；CFD；流阻特性对进气系统的研究，过去主要着重于进气效率、滤清效率以及压力损失等方面，随着技术的发展以及对汽车舒适性要求的提高，进气系统的声学特性方面的研究也越来越有必要。

空气滤清器除了要有良好的声学性能外，同时要考虑其动力学性能，以保证发动机有良好的动力性能。

本文基于流体动力学理论，利用CAD三维模型建立计算流体动力学模型（Computational Fluid Dynamics，简称CFD），主要计算90m3/h、180m3/h、270m3/h、360m3/h、450m3/h、540m3/h 空气流量下含滤纸滤清器流阻与内部流场。

同时，为便于比较分析，还对上述空气流量下该滤清器空腔本体流阻及内部流场也进行了计算。

1.空气滤清器内流场分析模型的建立根据空气滤清器的三维模型，建立用于CFD计算的该空气滤清器内腔的三维实体模型，采用四节点四面体单元对该空气滤清器实体模型进行网格离散，通过收敛性分析确定的合适单元尺寸，得到的内腔网格模型，节点51788个，单元264448个，其实体模型及网格模型不做介绍。

假设空气滤清器中的流动为恒温、稳态流动，已知空气滤清器的流量，在计算中给定入口压力边界条件和出口速度边界条件，滤纸给定多孔介质边界条件。

设定压力值为101325Pa，空气流出速度可通过已知流量及出口截面面积等数据计算得到，如表1.1中所列。

表1.1 不同空气流量下出口平均速度设定滤纸多孔介质的边界条件，需要设置粘性阻力系数和惯性阻力系数惯性阻力系数两个参数，粘性阻力系数1/α=150μ（1-ε）Dε，惯性阻力系数C2=1.75ρ（1-ε）Dε，代入多孔介质的流阻特性经验公式?P=μvα+C2v2，其中，μ是空气的粘性阻力系数，D是滤纸的孔隙平均直径，ε是。

发动机水套CFD计算作者：刘国庆报告人：李红庆前言本报告的计算用AVL公司的FIRE软件完成。

通过CFD计算，可以得到水套整个流场(速度，压力，HTC等)分布。

水套冷却液流动和冷却特性分析主要通过流动分布、换热系数(HTC)、压力损失进行。

通过速度场可以识别出滞止区、速度梯度大的区域，通过换热系数的分布可以评估水套的冷却性能，通过压力分布可以显示出压力损失大的区域。

计算模型和网格生成首先建立水套冷却剂流域(即计算域)的CAD(Pro/E)模型。

图1是水套进气侧和排气侧方向的透视图，图2是缸盖部分（包括气缸垫）视图。

计算网格由FIRE自动网格生成器FAME HYBIRD 生成，包括缸盖，缸体，气缸垫片水套三部分，所有方案的计算网格采用基本相同的网格尺度，网格数大约为95万(不同的方案网格数略有不同)，网格主要是由六面体单元组成，另外还包括少量五面体和四面体，图7是采用FAME生成的计算网格。

方案描述所有计算方案的缸盖缸垫部分均相同在方案二基础上将缸体前后侧底部部分切除2.50kg/s 6计算域同22.50kg/s 5计算域同22.30kg/s 4缸体部分进排气侧水套均加深（深度相同）2.03kg/s 3缸体部分进排气侧水套加深（两侧深度不同）2.03kg/s 2缸体水套深度与原型机相同2.03kg/s 1描述入口流量方案图1图3 方案1缸体图图2图4 方案2缸体图图5：方案3缸体图图6：方案6缸体图网格示图图7 ：方案2 网格边值条件※湍流模型假定壁面温度：缸体：373K缸盖：393K水泵侧入口边界条件：计算流体: 水和冷却剂(50/50)的混合物流体入口温度: 368K入口流量(体积流量) : 2.03kg/s(120 l/min): 2.30kg/s (136 l/min): 2.50kg/s (148 l/min)出口边界条件:梯度=0(连续型边界条件)本计算采用的是比较简单的k-ε模型。

计算假定流动为不可压的。

10.16638/ki.1671-7988.2016.08.032某型柴油机EGR率优化仿真分析陈园明，王宏大，王次安（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽合肥230601）摘要：应用一维BOOST软件和三维Fire软件对某型柴油机进气歧管EGR率分布进行模拟分析。

采用瞬态分析模式，对各个工况下EGR气体在进气歧管中的分布进行计算，结果表明：初始设计方案各缸EGR率偏差较大，不能满足评价标准；依据分析结果对EGR废气进口进行优化，最终优化后各缸EGR率偏差能够满足评价标准。

关键词：进气歧管；EGR率偏差；CFD中图分类号：U461 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2016)08-104-03Simulation and optimization analysis on EGR Ratio of the diesel engineChen Yuanming, Wang Hongda, Wang Cian（Power Research institute, Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Anhui Hefei 230601）Abstract: The diesel engine intake manifold is calculated by 1D_BOOST and 3D_Fire simulation on EGR deviation. The transient mode was set，and EGR gas distribution in intake manifold was simulated at all the operation points. The result shows :the initial model can’t meet the standard, modify the design of the EGR inlet then the result can meet the standard. Keywords: Intake Manifold; EGR Deviation; CFDCLC NO.: U461 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2016)08-104-03前言随着我国汽车产业的发展，机动车尾气污染问题日益突出，国家的排放法规也越来越严格。

基于CFD的柴油机EGR率仿真分析
滕建耐;许涛;胡昌良;朴红花
【期刊名称】《内燃机》
【年(卷),期】2014(000)005
【摘要】通过CFD技术对某型柴油发动机的EGR率分布进行数值模拟.计算中选择了两个计算工况,采用瞬态计算模式,对各个工况下EGR气体在进气歧管中的分布进行了计算,结果显示,EGR率的偏差控制在±2％以内,满足评价标准.
【总页数】3页(P42-44)
【作者】滕建耐;许涛;胡昌良;朴红花
【作者单位】安徽江淮汽车股份有限公司技术中心,安徽合肥230601;安徽江淮汽车股份有限公司技术中心,安徽合肥230601;安徽江淮汽车股份有限公司技术中心,安徽合肥230601;安徽江淮汽车股份有限公司技术中心,安徽合肥230601
【正文语种】中文
【中图分类】TK422
【相关文献】
1.EGR率对柴油机排放性能影响仿真分析 [J], 温永美;李坤
2.基于CFD仿真分析与试验验证的EGR率均匀性研究 [J], 张雷;魏威;黄烨均
3.某柴油机SCR系统CFD仿真分析 [J], 侯普辉
4.基于米勒循环的柴油机缸内燃烧CFD仿真分析 [J], 胡益;倪计民;石秀勇;管志云
5.基于模糊逻辑的防爆柴油机EGR率参数控制 [J], 张志文;王晓;王彦清;韩文艳
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基于CFD仿真分析与试验验证的EGR率均匀性研究张雷;魏威;黄烨均【摘要】为满足非道路柴油机第三阶段排放法规要求,设计了一种简单、低成本的无冷却器废气再循环(EGR)系统.本文主要研究四缸非道路柴油机采用这种EGR系统的各缸EGR率分布的均匀性.首先通过一维仿真计算得到三维CFD分析计算的边界,然后通过三维AVL FIRE仿真软件计算得出进气管及EGR管路的气体流场.计算结果发现除了瞬态EGR率波动有差异外,采用和不采用EGR混合器的柴油机各缸EGR率均匀性差异不大.通过试验证明,采用和不采用EGR混合器确实对于EGR 率较小的增压非中冷柴油机性能影响很小.【期刊名称】《装备制造技术》【年(卷),期】2019(000)004【总页数】4页(P112-115)【关键词】非道路用柴油机;EGR混合器;EGR率均匀性;CFD【作者】张雷;魏威;黄烨均【作者单位】广西玉柴机器股份有限公司,广西南宁 530007;广西玉柴机器股份有限公司,广西南宁 530007;广西汽车行业协会,广西南宁 530000【正文语种】中文【中图分类】TP3190 前言我国非道路移动机械用柴油机的保有量较高，但相比车用柴油机，非道路用柴油机的排放控制技术相对落后很多，减排潜力巨大。

柴油机排放控制的重点是氮氧化物（NOx）和颗粒（PM）排放，由于NOx和PM生成机理的矛盾性，柴油机的排放控制技术比汽油机更为复杂，为了保证柴油机的性能，减少对后处理技术的依赖并节约成本，机内净化一直是排放控制研究和应用的核心。

研究表明：废气再循环（EGR）技术是目前降低柴油机NOx排放最有效的技术之一[1-4]。

在多缸柴油机上采用EGR系统时，如果各缸EGR率不均匀，会导致各缸工作不一致，影响整机排放和动力性。

前期设计了一种简单、低成本的废气再循环（EGR）系统，并采用八工况法实验研究了该EGR系统对非道路用柴油机燃油经济性和排放特性的影响，结果表明非道路柴油机采用该EGR系统的八工况加权比排放量满足第三阶段排放限值的要求[5]。

#设计#计算#通用小型汽油机进气道CFD模拟计算与分析*刘胜吉贾和坤王建(江苏大学汽车与交通工程学院江苏镇江212013)摘要:本文通过气道稳流试验和CFD模拟计算求得168F通用小型汽油机进气道的流量系数,将模拟计算和试验得到的流量系数进行了对比分析。

并且通过对气道内气体流动速度矢量分布的分析,研究如何在满足铸造工艺的同时提高气道的流通性,改善发动机的综合性能。

关键词:通用小型汽油机进气道流量系数CFD数值模拟流场分析中图分类号:TK411+.3文献标识码:A文章编号:1671-0630(2009)05-0045-02 CFD Nu m erical Si m ulation and Research on the Intake Port of Non-road S mall Spark-ignition EnginesL i u Shengj,i Jia H ekun,W ang JianSchoo l o fAuto m obile and T raffic Eng ineeri n g,Jiangsu Un iversity(Zhen jiang,Ji a ngsu,212013,Ch i n a)Abst ract:This paper uses CFD and steady flo w test ri g to ca lculate the inlet va l v e fl o w coefficient o f168F pe-t ro l eng i n e,co mpares t h e experi m enta l values to t h e calcu lation value,and analyzes the dev iation bet w een ex-peri m ental va l u es and ca lculati o n ones.A ccordi n g to calculati o n,analysi s on the fl u i d field is carried out and the w ay to i m prove the li q u i d ity o f i n take port is found.The capab ility o f the non-road s m all spark-ign iti o n en-g ines is i m proved.K eyw ords:Non-road s m all spark-ign iti o n eng i n e,Intake por,t Flo w coeffic ien,t Num erica l si m ulati o n,Ana-l ysis of fl o w field引言在影响排放的因素中过量空气系数是最主要因素[1],而进气道质量会使批量生产汽油机进气阻力发生变化,从而改变过量空气系数值,因此开展进气系统流动特性研究非常必要。

进气管内EGR分布的CFD模拟计算
王一江;董尧清
【期刊名称】《汽车技术》
【年(卷),期】2011(000)001
【摘要】对于采用EGR技术路线的多缸柴油机,EGR在各缸均匀分布可以确保燃烧质量,降低裸机排放.建立了某六缸国ⅣEGR柴油机进气管三维模型,采用一维和三维模拟软件相结合,对EGR在进气管内的分布进行了流动机理的模拟分析,评估了EGR各种导入方案以及进气管相关零部件结构设计对EGR和空气混合的影响.对模型进行了CFD稳态计算,研究了4种节气门位置对EGR和空气混合的影响.
【总页数】5页(P5-9)
【作者】王一江;董尧清
【作者单位】同济大学;一汽解放公司无锡柴油机厂;同济大学
【正文语种】中文
【中图分类】U464
【相关文献】
1.发动机进气歧管EGR分布的CFD模拟与优化 [J], 姚炜
2.基于CFD分析的某四缸机进气EGR混合均匀性研究 [J], 梁保权
3.某柴油机进气歧管EGR分布的CFD模拟与优化 [J], 伊士旺;关昊;彭成;赵铮;张德胜
4.进气歧管EGR均匀性CFD分析方法研究 [J], 黄小芳
5.进气歧管EGR均匀性CFD分析方法研究 [J], 黄小芳
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重型柴油机废气再循环（EGR）冷却器的计算流体动力学（CFD）优化方法01VTMS-76 重型柴油机废气再循环（EGR）冷却器的计算流体动力学（CFD）优化方法瑞典斯德哥尔摩皇家技术学院（KTH）内燃机系Lucien Charnay、Hans-Erik ?ngstr?m 和 Lena Andersson皇家技术学院（KTH）热交换技术学会Bj?rn Palm瑞典Link?ping 法雷奥集团(VALEO)发动机冷却部Lars ?stling 版权所有 ? 2000 汽车工程师学会摘要本文使用计算流体动力学（CFD）方法对废气再循环（EGR）冷却器内的气流和热交换进行了研究。

重型柴油发动机EGR冷却用的是管壳式冷却器。

本文研究了散流器外形对压力下降、管束中的气流分配和热交换的影响。

进气口处温度为250℃，气流流速从100 g/s到200 g/s不等。

用这些结果与实验测量值进行了对比。

本文还研究了两种设计方案中管束大小和设计产生的影响。

我们开发了一个单管冷却器测试工作台，对CFD气流和热交换模型进行验证。

对入流温度进行了测量。

较大的管束在压力下降和气流分配方面效果更好。

出口平均气体温度也下降了6％。

散流器的设计对于气流分配和压力下降也产生重要影响。

平滑的“喇叭”外形与粗糙的外形设计相比，在压力下降方面效果更好。

不过，这样做的代价是气流均匀分配减弱，会损害热交换潜力。

简介在今后几年间，要求重型柴油发动机大大减少其氮氧化物（NOx）和颗粒物质的排放量，以达到欧洲和美国即将实行的标准（见下表1）。

同时，对于发动机生产商来说，燃料消耗仍是发动机的一个重要参数。

表 1: 欧洲和美国现行以及未来关于HD柴油发动机的法规。

欧2标准欧3标准欧4标准美国1998标准美国2004标准年份 19962000200519982004氮氧化物 (g/kWh) 7.0 5.0 3.5 5.4 3.3(NOx+NMHC)颗粒物质(g/kWh)0.150.100.020.140.14一氧化碳(g/kWh)4.0 2.1 1.521.121.1传统上来说，延迟燃料喷射过程，加上提高汽缸盖流动特征，使用四个阀门和低漩涡设计，已经足以减少氮氧化物排放，达到燃料消耗和颗粒物排放的平衡[1]。