flowmaster在汽車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

Flowmaster在汽車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用上海馮卡門計(jì)算機(jī)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(xué)研究協(xié)會(huì)在多年流體的研究和10000個(gè)小時(shí)以上的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上開發(fā).FMI公司在一維流體系統(tǒng)仿真領(lǐng)域處于No.1的地位.用戶遍布世界上40個(gè)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(lǐng)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(duì)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(jìn)行分析系統(tǒng)熱傳導(dǎo)分析Flowmaster主要應(yīng)用壓力、溫度、流速、流量等參數(shù)的預(yù)測(cè)。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(fù)雜形狀的流體管網(wǎng)系統(tǒng)。

Flowmaster的技術(shù)優(yōu)勢(shì)搭建模型快捷、準(zhǔn)確元器件庫完備、先進(jìn)，元器件參數(shù)齊全，設(shè)置簡便。與多種軟件接口完備（Fluent,Matlab;Excel;Optimus)豐富及開放的元?dú)饧旆治鲱愋屯晟品治鼋Y(jié)果方便

豐富、先進(jìn)的元件庫簡單快捷的操作，快速搭建系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)利用FLOWMASTER2，工程師能夠擺脫大量復(fù)雜繁瑣的計(jì)算工作，將更多的精力集中在工程設(shè)計(jì)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(yīng)用帶來極大的便利。Flowmaster在工程中應(yīng)用的意義快速的幫助工程師完成和優(yōu)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)減少生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品性能，縮減產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間和試驗(yàn)次數(shù)將工程師從繁重的計(jì)算工作中解脫出來,專注于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與優(yōu)化Chassissystems(Powersteering&braking)FuelSystemsVehicleThermalManagementHVACSystems&PassengerComfortFuelInjectionSystemsEngineCoolingExhaustGasRecirculationLubricationSystemHydraulics–V.V.T,CylindershutoffFlowmaster在汽車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用Flowmaster在汽車設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用舉例噴油系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)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(yīng)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(gè)過程過程優(yōu)化油軌壓力優(yōu)化隨時(shí)間變化的壓力波動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)最佳的油泵尺寸模擬整個(gè)系統(tǒng)中任意部件發(fā)生變化時(shí)的隨時(shí)間變化的系統(tǒng)響應(yīng)。范例一、噴油系統(tǒng)（應(yīng)用簡介）利用FLOWMASTER2的這些性能，工程師可以隨心所欲地對(duì)復(fù)雜的噴油系統(tǒng)進(jìn)行“what–if”仿真。FLOWMASTER2可以對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的噴油系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算機(jī)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(dòng)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(luò)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(huì)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速自動(dòng)調(diào)整；模擬過程中，油路以及油軌內(nèi)的流動(dòng)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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為5000rpm時(shí)，100ms內(nèi)的系統(tǒng)流動(dòng)情況（8.33round/0.1s）范例一、噴油系統(tǒng)（分析結(jié)果）

在噴油回路中，過濾器的減震效應(yīng)

Node18:Pressurebeforefilter

Node20:Pressureafterfilterdampingeffects

0.00

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Time<s>

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Pressure<bar>

范例一、噴油系統(tǒng)（分析結(jié)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(gè)冷卻系統(tǒng)溫度響應(yīng)分析優(yōu)化減小冷卻水套的體積模擬使用分級(jí)冷卻根據(jù)流量選擇適當(dāng)?shù)乃脙?yōu)化柴油機(jī)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(shè)定）以整個(gè)冷卻系統(tǒng)溫度響應(yīng)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(jìn)口油溫泵的轉(zhuǎn)速孔隙直徑熱負(fù)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(luò)圖）范例二、冷卻系統(tǒng)（分析結(jié)果）范例二、冷卻系統(tǒng)（分析結(jié)果）范例二、冷卻系統(tǒng)（分析結(jié)果）范例二、冷卻系統(tǒng)（分析結(jié)果）優(yōu)化目標(biāo)：范例二、冷卻系統(tǒng)（分析結(jié)果）范例三Flowmaster在空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用

FM2通過一系列組件模擬壓縮,蒸發(fā),膨脹,冷凝這個(gè)制冷循環(huán)過程,計(jì)算出每個(gè)節(jié)點(diǎn)的壓力,溫度以及每個(gè)支路的流量,工程師可以迅速的做出判斷,進(jìn)行設(shè)計(jì)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(luò)圖1ThissystemusesanFOTandanaccumulatortometertherefrigerantflowandtocyclethecompressorclutchtocontrolevaporatortemperature.Thepressureandflowsourcesareusedtosettheairflowacrossthecondenserandevaporator.FixedOrificeTube.空調(diào)系統(tǒng)仿真網(wǎng)絡(luò)圖2ThissystemusesaTXVtocontroltherefrigerantflowtotheevaporator,basedontheamountofrefrigerantsuperheatattheevaporatoroutlet.ItalsousesaReceiver-Drier.ACCapillaryTubeusedtosensethesuperheat.ThermalExpansionValve.TheReceiver-DrierensuresthattheTXVreceivessub-cooledrefrigerant.Italsoremovesanymoistureandothercontaminantsfromthesystem.仿真結(jié)果分析空調(diào)制冷循環(huán)的4個(gè)過程:1 壓縮過程2 冷凝過程3 膨脹過程蒸發(fā)過程同時(shí)可以加入其他的組件使空調(diào)系統(tǒng)的仿真更有準(zhǔn)確范例四、潤滑系統(tǒng)（應(yīng)用簡介）預(yù)計(jì)潤滑油的流動(dòng)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(gè)磨損部件潤滑油的流動(dòng)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(guān)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(luò)圖）PumpCylinderHeadMainGallerytappets&cambearingpistoncoolingjetCrankshaftmainbearing范例四、潤滑系統(tǒng)（分析結(jié)果）整個(gè)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(jié)果）MainGalleryPressure0.00.20.40.60.81.0Time<s>1234Pressure<bar>范例四、潤滑系統(tǒng)（分析結(jié)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(jié)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(jì)算催化式排氣凈化器的預(yù)熱時(shí)間評(píng)估排氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)FLOWMASTER2

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

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