行業(yè)應(yīng)用 | CAE仿真技術(shù)在內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用簡(jiǎn)介

2017-10-31 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

引言

內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,在研發(fā)過(guò)程中常涉及到強(qiáng)度、剛度、噪聲、疲勞壽命、結(jié)構(gòu)優(yōu)化等多方面的工程問(wèn)題,同時(shí)由于其高溫高壓的工作特性,一些性能參數(shù)如壓力、功率、油耗更是設(shè)計(jì)中的重點(diǎn),這就需要對(duì)內(nèi)燃機(jī)的氣動(dòng)性能、冷卻、噴油及燃燒等進(jìn)行優(yōu)化。隨著現(xiàn)代CAE仿真技術(shù)的日趨成熟,企業(yè)完全可以將這種先進(jìn)的研發(fā)手段與試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合,形成互補(bǔ),從而提升研發(fā)設(shè)計(jì)能力,有效指導(dǎo)新產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計(jì),節(jié)省產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成本,縮短開(kāi)發(fā)周期,從而大幅度提高企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

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內(nèi)燃機(jī)的強(qiáng)度、剛度問(wèn)題

曲軸強(qiáng)度分析
主軸承座強(qiáng)度分析
連桿強(qiáng)度分析
活塞強(qiáng)度分析
附件支架強(qiáng)度分析

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內(nèi)燃機(jī)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要考慮不同工況下各零部件的應(yīng)力和變形。ANSYS軟件可以幫助解決在不同的工況條件下,結(jié)構(gòu)零部件的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性校核問(wèn)題。

內(nèi)燃機(jī)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題

曲軸、連桿、活塞組件的運(yùn)動(dòng)仿真
凸輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)
皮帶傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)

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ANSYS軟件可以分析往復(fù)式活塞的曲柄連桿活塞機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程,通過(guò)輸出零部件的位移、速度、加速度等運(yùn)動(dòng)曲線,了解機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性。

內(nèi)燃機(jī)的疲勞耐久性問(wèn)題

活塞的疲勞分析
連桿、曲軸的疲勞分析
附件支架等的疲勞分析

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產(chǎn)品的抗疲勞性能和可靠性會(huì)直接影響其在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的成敗。ANSYS高級(jí)疲勞分析和設(shè)計(jì)軟件可以分析內(nèi)燃機(jī)零部件由于反復(fù)運(yùn)動(dòng)引起的高、低周疲勞問(wèn)題及接管焊縫疲勞問(wèn)題。

內(nèi)燃機(jī)的振動(dòng)問(wèn)題

動(dòng)力總成、曲軸、油底殼、附件支架等的模態(tài)分析

借助ANSYS軟件動(dòng)力學(xué)分析功能,對(duì)內(nèi)燃機(jī)及部件進(jìn)行模態(tài)分析,以評(píng)估其振動(dòng)特性,通過(guò)合理地結(jié)構(gòu)優(yōu)化,可以降低振動(dòng)。

內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣效率問(wèn)題

進(jìn)氣歧管、空濾器、進(jìn)氣道流阻分析
各缸充氣均勻性分析

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內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)對(duì)其效率起著非常重要的作用,運(yùn)用ANSYS流體動(dòng)力學(xué)分析軟件對(duì)進(jìn)氣系內(nèi)氣體的流動(dòng)效果進(jìn)行分析,可以優(yōu)化進(jìn)氣系統(tǒng)、減少流動(dòng)損失、提高流動(dòng)效率,對(duì)于多缸內(nèi)燃機(jī),優(yōu)化充氣均勻性,改善工作穩(wěn)定性。

內(nèi)燃機(jī)燃油供給系統(tǒng)的匹配問(wèn)題

噴嘴結(jié)構(gòu)改進(jìn)與空化現(xiàn)象分析
燃油霧化過(guò)程分析:油束形態(tài)、霧化粒度、貫穿距離等

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對(duì)于柴油機(jī)或直噴式汽油機(jī),噴油系統(tǒng)應(yīng)保證噴油量、噴油起止時(shí)刻與內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷相適應(yīng),噴油規(guī)律、噴油壓力、霧化程度、貫穿距離等參數(shù)應(yīng)負(fù)荷各工況的需要。運(yùn)用ANSYS流體動(dòng)力學(xué)軟件對(duì)噴油系統(tǒng)內(nèi)的流動(dòng)情況以及噴霧形成過(guò)程進(jìn)行分析,可以有效的優(yōu)化燃油在燃燒室內(nèi)的分布規(guī)律。

內(nèi)燃機(jī)的冷卻問(wèn)題

冷卻水套傳熱分析
冷卻水套注水過(guò)程分析

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冷卻系統(tǒng)能保證內(nèi)燃機(jī)在最適宜的溫度范圍內(nèi)工作,運(yùn)用ANSYS流體動(dòng)力學(xué)分析軟件分析冷卻水的流動(dòng)及傳熱,可以優(yōu)化冷卻水路的布置方案,有效組織水流,提高冷卻效果。

內(nèi)燃機(jī)的燃燒問(wèn)

分析不同時(shí)刻的放熱率、溫度、壓力等
觀察火焰結(jié)構(gòu)及火焰的傳播
燃燒方式分析:PCCI,HCCI,RCCI,稀燃/分層燃燒等
污染物生成的分析

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點(diǎn)火燃燒過(guò)程

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柴油機(jī)NOx和soot分布

燃燒是內(nèi)燃機(jī)的核心,燃燒的好壞決定著內(nèi)燃機(jī)的功率、油耗、排放等多方面的性能。運(yùn)用ANSYS流體動(dòng)力學(xué)分析軟件分析燃燒過(guò)程,可以有效的指導(dǎo)優(yōu)化燃燒室形狀,得到性能指標(biāo)和排放指標(biāo)都較好的方案。

內(nèi)燃機(jī)的工作過(guò)程問(wèn)題

優(yōu)化配氣正時(shí)
冷態(tài)流動(dòng)缸內(nèi)氣流的運(yùn)動(dòng)變化情況分析
全工作循環(huán)分析

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換氣過(guò)程是要盡量將燃燒產(chǎn)物排除干凈,盡可能的吸入新鮮工質(zhì),進(jìn)、排氣門開(kāi)閉時(shí)間對(duì)換氣的好壞起決定性作用,同時(shí)內(nèi)燃機(jī)工作過(guò)程中缸內(nèi)氣流的運(yùn)動(dòng)情況也影響著可燃混合氣的形成進(jìn)而影響燃燒。運(yùn)用ANSYS流體動(dòng)力學(xué)分析軟件分析冷態(tài)工作過(guò)程,可以指導(dǎo)設(shè)計(jì)最佳配氣相位,降低排氣損失功并沖入最多的工質(zhì),根據(jù)缸內(nèi)氣體的運(yùn)動(dòng)情況優(yōu)化渦流/滾流更好的形成可燃混合氣。

內(nèi)燃機(jī)噪聲問(wèn)題