flowmaster在汽车设计中的应用

Flowmaster在汽车设计中的应用上海冯卡门计算机科技有限公司Software:FlowmasterFlowmaster2FLOWMASTER2是FLOWMASTERINTERNATIONLTD公司开发的产品,总部位于英国的北安普敦郡.由英国流体力学研究协会在多年流体的研究和10000个小时以上的实验数据的基础上开发.FMI公司在一维流体系统仿真领域处于No.1的地位.用户遍布世界上40个国家和地区，既有政府部门，也有私人企业以及教育单位。专业的一维流体系统仿真软件FLOWMASTER2是全球领先的一维流体系统解算工具是面向工程的完备的流体系统仿真软件包，有针对空调系统气液两相流的空调组件,也有泵,阀门,管路,换热器等100余种工程常用元件分析类型完备稳态和瞬态分析不可压缩流体和可压缩流体系统进行分析系统热传导分析Flowmaster主要应用压力、温度、流速、流量等参数的预测。液体、气体和空调系统的分析。稳态系统分析。瞬态系统分析。元件尺寸分析。各种复杂形状的流体管网系统。

Flowmaster的技术优势搭建模型快捷、准确元器件库完备、先进，元器件参数齐全，设置简便。与多种软件接口完备（Fluent,Matlab;Excel;Optimus)丰富及开放的元气件库分析类型完善分析结果方便

丰富、先进的元件库简单快捷的操作，快速搭建系统网络利用FLOWMASTER2，工程师能够摆脱大量复杂繁琐的计算工作，将更多的精力集中在工程设计上。与多种软件具备完备接口（Fluent,Matlab,Excel)

丰富及开放的元件库Flowmaster的元件库开放程度比较高，用户可以用C或者Fortran语言编写适用于自己系统的元件，并加入库中。这样就可以为工程师不断的提供最新、最方便、最全面的元件库。为工程应用带来极大的便利。Flowmaster在工程中应用的意义快速的帮助工程师完成和优化系统的设计减少生产成本，提高产品性能，缩减产品开发时间和试验次数将工程师从繁重的计算工作中解脱出来,专注于产品的设计与优化Chassissystems(Powersteering&braking)FuelSystemsVehicleThermalManagementHVACSystems&PassengerComfortFuelInjectionSystemsEngineCoolingExhaustGasRecirculationLubricationSystemHydraulics–V.V.T,CylindershutoffFlowmaster在汽车设计中的应用Flowmaster在汽车设计领域的应用举例喷油系统发动机冷却系统空调系统润滑系统尾气排放系统热管理系统范例一、喷油系统（应用简介）使用现有的组件建立模型模拟喷油系统的整个过程过程优化油轨压力优化随时间变化的压力波动优化设计最佳的油泵尺寸模拟整个系统中任意部件发生变化时的随时间变化的系统响应。范例一、喷油系统（应用简介）利用FLOWMASTER2的这些性能，工程师可以随心所欲地对复杂的喷油系统进行“what–if”仿真。FLOWMASTER2可以对标准的喷油系统进行计算机仿真，许多美国和欧洲的主要汽车、造船公司使用该软件，如（GE、BMW、AUDI等）。范例一、喷油系统（模型简介）喷入燃烧室喷嘴腔孔弹簧顶针凸轮推动活塞供油孔回油孔泵的壳体传送阀喷嘴阀门喷射泵范例一、喷油系统（Flowmaster网络图）喷油系统泵弯头过滤器油轨Node18Node20Node2Component91Controlofshaft喷油嘴范例一、喷油系统（模型说明）模型为一四缸四冲程的喷油系统；油泵会根据发动机转速自动调整；模拟过程中，油路以及油轨内的流动损失用Flowmaster组件(DL)模拟；喷油嘴用控制阀模拟模拟的过程为发动机转速为5000rpm时，100ms内的系统流动情况（8.33round/0.1s）范例一、喷油系统（分析结果）

在喷油回路中，过滤器的减震效应

Node18:Pressurebeforefilter

Node20:Pressureafterfilterdampingeffects

0.00

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Time<s>

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Pressure<bar>

范例一、喷油系统（分析结果）单次喷油过程分析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、冷却系统提高系统稳定性、可靠性整个冷却系统温度响应分析优化减小冷却水套的体积模拟使用分级冷却根据流量选择适当的水泵优化柴油机的温度控制

范例二、冷却系统范例二、冷却系统（模型简介）AnExamplefromDaimlerChryslerCorporation范例二、冷却系统（参数设定）以整个冷却系统温度响应分析为例，在分析过程中需要输入以下参数：空气流率环境温度引擎的进口油温泵的转速孔隙直径热负荷等范例二、冷却系统（分析目的）根据不同输入参数的变化，分析得到顶部油箱（TopTank）内的温度变化范例二、冷却系统（Flowmaster网络图）范例二、冷却系统（分析结果）范例二、冷却系统（分析结果）范例二、冷却系统（分析结果）范例二、冷却系统（分析结果）优化目标：范例二、冷却系统（分析结果）范例三Flowmaster在空调系统的应用

FM2通过一系列组件模拟压缩,蒸发,膨胀,冷凝这个制冷循环过程,计算出每个节点的压力,温度以及每个支路的流量,工程师可以迅速的做出判断,进行设计以及优化用于空调系统的组件ACEvaporatorFixedorificeTubeThermalExpansionValveVariableorificeValveACAccumulatorReceiverDrierACDiscreteLossACBendACGenericACUserEvaporatorACUserCondenserACBoundarycomponentACpipeACCompressorACCondenser空调系统仿真网络图1ThissystemusesanFOTandanaccumulatortometertherefrigerantflowandtocyclethecompressorclutchtocontrolevaporatortemperature.Thepressureandflowsourcesareusedtosettheairflowacrossthecondenserandevaporator.FixedOrificeTube.空调系统仿真网络图2ThissystemusesaTXVtocontroltherefrigerantflowtotheevaporator,basedontheamountofrefrigerantsuperheatattheevaporatoroutlet.ItalsousesaReceiver-Drier.ACCapillaryTubeusedtosensethesuperheat.ThermalExpansionValve.TheReceiver-DrierensuresthattheTXVreceivessub-cooledrefrigerant.Italsoremovesanymoistureandothercontaminantsfromthesystem.仿真结果分析空调制冷循环的4个过程:1 压缩过程2 冷凝过程3 膨胀过程蒸发过程同时可以加入其他的组件使空调系统的仿真更有准确范例四、润滑系统（应用简介）预计润滑油的流动分布 稳态：固定的引擎转速和温度 非稳态：变转速、变温度、变压力等优化各个磨损部件润滑油的流动分布以及压力情况。 轴承 活塞孔的润滑和冷却 喷射活塞

VVT/活塞关闭等范例四、润滑系统（模型简介）范例四、润滑系统（模型简介）分析模型： DGM奔驰公司DieselEngineOM501LA。分析目的： 得到不同引擎转速下的油量分布以及系统内的压力分布。范例四、润滑系统（Flowmaster网络图）PumpCylinderHeadMainGallerytappets&cambearingpistoncoolingjetCrankshaftmainbearing范例四、润滑系统（分析结果）整个分析过程为1秒，转速由1000rpm加速到2700rpm再回到1000rpmOilFlowOverviewPumpdischargeFlowtoMainGalleryFlowtoCamGalleries0.00.20.40.60.81.0Time<s>0510152025FlowRate<Lmin-1>范例四、润滑系统（分析结果）MainGalleryPressure0.00.20.40.60.81.0Time<s>1234Pressure<bar>范例四、润滑系统（分析结果）FlowtoCamBearing0.00.20.40.60.81.0Time<s>0.200.250.300.350.400.450.50FlowRate<Lmin-1>范例四、润滑系统（分析结果）FlowtoBigEndBearing0.00.20.40.60.81.0Time<s>-10123FlowRate<Lmin-1>范例五、排气系统确保合适可靠的背压计算催化式排气净化器的预热时间评估排气系统的结构FLOWMASTER2

Analysisvs.Test范例六热管理系统AirIntakesExhaustSystemsEngineHeatRejectionModelCoolantSystemCabin

AirFlowRefrigerantLoopUnder-HoodAirFlowCircuitEngineLubricationSystemGearboxLubricationSystemGearboxHeatRejectionModelCoolingSystemInfluenceMapEngineWarmuptimesEmissionsCabinWarmuptimesThermalloadonlubricationsystemEngineCoolingSystemFuelEconomy热管理系统网络图客舱配气系统制冷剂回路润滑系统16ofthe20World’sLargestMotorVehicleandPartsManufacturesUseFlowmasterSource:FortuneGlobal500AisinSeikiAudiBehrBMWBMWMotorsportBombardierRotaxCalsonicCo