flowmaster在汽車設計中的應用

Flowmaster在汽車設計中的應用上海馮卡門計算機科技有限公司Software:FlowmasterFlowmaster2FLOWMASTER2是FLOWMASTERINTERNATIONLTD公司開發(fā)的產(chǎn)品,總部位于英國的北安普敦郡.由英國流體力學研究協(xié)會在多年流體的研究和10000個小時以上的實驗數(shù)據(jù)的基礎上開發(fā).FMI公司在一維流體系統(tǒng)仿真領域處于No.1的地位.用戶遍布世界上40個國家和地區(qū)，既有政府部門，也有私人企業(yè)以及教育單位。專業(yè)的一維流體系統(tǒng)仿真軟件FLOWMASTER2是全球領先的一維流體系統(tǒng)解算工具是面向工程的完備的流體系統(tǒng)仿真軟件包，有針對空調(diào)系統(tǒng)氣液兩相流的空調(diào)組件,也有泵,閥門,管路,換熱器等100余種工程常用元件分析類型完備穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)分析不可壓縮流體和可壓縮流體系統(tǒng)進行分析系統(tǒng)熱傳導分析Flowmaster主要應用壓力、溫度、流速、流量等參數(shù)的預測。液體、氣體和空調(diào)系統(tǒng)的分析。穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)分析。瞬態(tài)系統(tǒng)分析。元件尺寸分析。各種復雜形狀的流體管網(wǎng)系統(tǒng)。

Flowmaster的技術優(yōu)勢搭建模型快捷、準確元器件庫完備、先進，元器件參數(shù)齊全，設置簡便。與多種軟件接口完備（Fluent,Matlab;Excel;Optimus)豐富及開放的元氣件庫分析類型完善分析結果方便

豐富、先進的元件庫簡單快捷的操作，快速搭建系統(tǒng)網(wǎng)絡利用FLOWMASTER2，工程師能夠擺脫大量復雜繁瑣的計算工作，將更多的精力集中在工程設計上。與多種軟件具備完備接口（Fluent,Matlab,Excel)

豐富及開放的元件庫Flowmaster的元件庫開放程度比較高，用戶可以用C或者Fortran語言編寫適用于自己系統(tǒng)的元件，并加入庫中。這樣就可以為工程師不斷的提供最新、最方便、最全面的元件庫。為工程應用帶來極大的便利。Flowmaster在工程中應用的意義快速的幫助工程師完成和優(yōu)化系統(tǒng)的設計減少生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品性能，縮減產(chǎn)品開發(fā)時間和試驗次數(shù)將工程師從繁重的計算工作中解脫出來,專注于產(chǎn)品的設計與優(yōu)化Chassissystems(Powersteering&braking)FuelSystemsVehicleThermalManagementHVACSystems&PassengerComfortFuelInjectionSystemsEngineCoolingExhaustGasRecirculationLubricationSystemHydraulics–V.V.T,CylindershutoffFlowmaster在汽車設計中的應用Flowmaster在汽車設計領域的應用舉例噴油系統(tǒng)發(fā)動機冷卻系統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)潤滑系統(tǒng)尾氣排放系統(tǒng)熱管理系統(tǒng)范例一、噴油系統(tǒng)（應用簡介）使用現(xiàn)有的組件建立模型模擬噴油系統(tǒng)的整個過程過程優(yōu)化油軌壓力優(yōu)化隨時間變化的壓力波動優(yōu)化設計最佳的油泵尺寸模擬整個系統(tǒng)中任意部件發(fā)生變化時的隨時間變化的系統(tǒng)響應。范例一、噴油系統(tǒng)（應用簡介）利用FLOWMASTER2的這些性能，工程師可以隨心所欲地對復雜的噴油系統(tǒng)進行“what–if”仿真。FLOWMASTER2可以對標準的噴油系統(tǒng)進行計算機仿真，許多美國和歐洲的主要汽車、造船公司使用該軟件，如（GE、BMW、AUDI等）。范例一、噴油系統(tǒng)（模型簡介）噴入燃燒室噴嘴腔孔彈簧頂針凸輪推動活塞供油孔回油孔泵的殼體傳送閥噴嘴閥門噴射泵范例一、噴油系統(tǒng)（Flowmaster網(wǎng)絡圖）噴油系統(tǒng)泵彎頭過濾器油軌Node18Node20Node2Component91Controlofshaft噴油嘴范例一、噴油系統(tǒng)（模型說明）模型為一四缸四沖程的噴油系統(tǒng)；油泵會根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速自動調(diào)整；模擬過程中，油路以及油軌內(nèi)的流動損失用Flowmaster組件(DL)模擬；噴油嘴用控制閥模擬模擬的過程為發(fā)動機轉(zhuǎn)速為5000rpm時，100ms內(nèi)的系統(tǒng)流動情況（8.33round/0.1s）范例一、噴油系統(tǒng)（分析結果）

在噴油回路中，過濾器的減震效應

Node18:Pressurebeforefilter

Node20:Pressureafterfilterdampingeffects

0.00

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Time<s>

4.5

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Pressure<bar>

范例一、噴油系統(tǒng)（分析結果）單次噴油過程分析Node2:Pressurev.Time[Injectorexitpressure)Component91:Arm1:FlowRatev.Time(Profileoffueldeliverytocylinder)0.000.010.020.030.040.050.060.070.080.090.10Time<s>0246Pressure<bar>-0.10.00.10.20.30.4FlowRate<Lmin-1>范例二、冷卻系統(tǒng)提高系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性整個冷卻系統(tǒng)溫度響應分析優(yōu)化減小冷卻水套的體積模擬使用分級冷卻根據(jù)流量選擇適當?shù)乃脙?yōu)化柴油機的溫度控制

范例二、冷卻系統(tǒng)范例二、冷卻系統(tǒng)（模型簡介）AnExamplefromDaimlerChryslerCorporation范例二、冷卻系統(tǒng)（參數(shù)設定）以整個冷卻系統(tǒng)溫度響應分析為例，在分析過程中需要輸入以下參數(shù)：空氣流率環(huán)境溫度引擎的進口油溫泵的轉(zhuǎn)速孔隙直徑熱負荷等范例二、冷卻系統(tǒng)（分析目的）根據(jù)不同輸入?yún)?shù)的變化，分析得到頂部油箱（TopTank）內(nèi)的溫度變化范例二、冷卻系統(tǒng)（Flowmaster網(wǎng)絡圖）范例二、冷卻系統(tǒng)（分析結果）范例二、冷卻系統(tǒng)（分析結果）范例二、冷卻系統(tǒng)（分析結果）范例二、冷卻系統(tǒng)（分析結果）優(yōu)化目標：范例二、冷卻系統(tǒng)（分析結果）范例三Flowmaster在空調(diào)系統(tǒng)的應用

FM2通過一系列組件模擬壓縮,蒸發(fā),膨脹,冷凝這個制冷循環(huán)過程,計算出每個節(jié)點的壓力,溫度以及每個支路的流量,工程師可以迅速的做出判斷,進行設計以及優(yōu)化用于空調(diào)系統(tǒng)的組件ACEvaporatorFixedorificeTubeThermalExpansionValveVariableorificeValveACAccumulatorReceiverDrierACDiscreteLossACBendACGenericACUserEvaporatorACUserCondenserACBoundarycomponentACpipeACCompressorACCondenser空調(diào)系統(tǒng)仿真網(wǎng)絡圖1ThissystemusesanFOTandanaccumulatortometertherefrigerantflowandtocyclethecompressorclutchtocontrolevaporatortemperature.Thepressureandflowsourcesareusedtosettheairflowacrossthecondenserandevaporator.FixedOrificeTube.空調(diào)系統(tǒng)仿真網(wǎng)絡圖2ThissystemusesaTXVtocontroltherefrigerantflowtotheevaporator,basedontheamountofrefrigerantsuperheatattheevaporatoroutlet.ItalsousesaReceiver-Drier.ACCapillaryTubeusedtosensethesuperheat.ThermalExpansionValve.TheReceiver-DrierensuresthattheTXVreceivessub-cooledrefrigerant.Italsoremovesanymoistureandothercontaminantsfromthesystem.仿真結果分析空調(diào)制冷循環(huán)的4個過程:1 壓縮過程2 冷凝過程3 膨脹過程蒸發(fā)過程同時可以加入其他的組件使空調(diào)系統(tǒng)的仿真更有準確范例四、潤滑系統(tǒng)（應用簡介）預計潤滑油的流動分布 穩(wěn)態(tài)：固定的引擎轉(zhuǎn)速和溫度 非穩(wěn)態(tài)：變轉(zhuǎn)速、變溫度、變壓力等優(yōu)化各個磨損部件潤滑油的流動分布以及壓力情況。 軸承 活塞孔的潤滑和冷卻 噴射活塞

VVT/活塞關閉等范例四、潤滑系統(tǒng)（模型簡介）范例四、潤滑系統(tǒng)（模型簡介）分析模型： DGM奔馳公司DieselEngineOM501LA。分析目的： 得到不同引擎轉(zhuǎn)速下的油量分布以及系統(tǒng)內(nèi)的壓力分布。范例四、潤滑系統(tǒng)（Flowmaster網(wǎng)絡圖）PumpCylinderHeadMainGallerytappets&cambearingpistoncoolingjetCrankshaftmainbearing范例四、潤滑系統(tǒng)（分析結果）整個分析過程為1秒，轉(zhuǎn)速由1000rpm加速到2700rpm再回到1000rpmOilFlowOverviewPumpdischargeFlowtoMainGalleryFlowtoCamGalleries0.00.20.40.60.81.0Time<s>0510152025FlowRate<Lmin-1>范例四、潤滑系統(tǒng)（分析結果）MainGalleryPressure0.00.20.40.60.81.0Time<s>1234Pressure<bar>范例四、潤滑系統(tǒng)（分析結果）FlowtoCamBearing0.00.20.40.60.81.0Time<s>0.200.250.300.350.400.450.50FlowRate<Lmin-1>范例四、潤滑系統(tǒng)（分析結果）FlowtoBigEndBearing0.00.20.40.60.81.0Time<s>-10123FlowRate<Lmin-1>范例五、排氣系統(tǒng)確保合適可靠的背壓計算催化式排氣凈化器的預熱時間評估排氣系統(tǒng)的結構FLOWMASTER2

Analysisvs.Test范例六熱管理系統(tǒng)AirIntakesExhaustSystemsEngineHeatRejectionModelCoolantSystemCabin

AirFlowRefrigerantLoopUnder-HoodAirFlowCircuitEngineLubricationSystemGearboxLubricationSystemGearboxHeatRejectionModelCoolingSystemInfluenceMapEngineWarmuptimesEmissionsCabinWarmuptimesThermalloadonlubricationsystemEngineCoolingSystemFuelEconomy熱管理系統(tǒng)網(wǎng)絡圖客艙配氣系統(tǒng)制冷劑回路潤滑系統(tǒng)16ofthe20World’sLargestMotorVehicleandPartsManufacturesUseFlowmasterSource:FortuneGlobal500AisinSeikiAudiBehrBMWBMWMotorsportBombardierRotaxCalsonicCo