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汽车工业泵、阀三维CFD仿真
Pumplinx解决方案
海基科技
2011年8月
汽车工业泵、阀及系统级三维CFD仿真 Pumplinx解决方案
目录
1.汽车工业泵、阀三维CFD仿真需求分析
2.国内外研究与应用现状.
3. Pumplinx软件功能与技术规格
3.1公司简介
3.2 Pump Linx软件功能与技术规格.
3.2.1专业的泵阀模板
3.2.2高效的求解器
3.2.3独特的专有网格技术
3.2.4专业的空化与汽蚀模型
4. Pumplinx应用实例
4.1冷却水泵CFD仿真
4.2滑油泵与泵阀联合仿真
4.3涡轮增压器仿真
5. Pumplinx技术优势与应用前景
6. Pumplinx汽车工业典型用户示例
汽车工业泵、阀及系统级三维CFD仿真 Pumplinx解决方案
1.汽车工业泵、阀三维CFD仿真需求分析
汽车发动机研制是各汽车主机)设计单位的重要工作之一。随着环境、能源等方面
面临压力的増人,人们对车用发动机技术性能的要求也在不断提高,包括:动力性能、
燃油经济性能、排气清洁性、小型轻量化和振动噪卢级别等。因此,在发动机设计过程
中,必须对发动机的各个系统或零部件进行高性能、高精度的分析。
为更节能高效地提供动力,现代发动机通常包含多种精密的流体部件及系统:渴轮
增压器、滑油泵、冷却水泵、滑油系统、燃油系统、冷却系统等等。泵阀元件作为发动
机各流体系统中至关重要的流动控制部件,对所在系统的流动特性有着重要的影响:泵
元件为流体系统中工质的流动提供动力,阀门控制着不同流路间流量的合理配比。发动
机中包括了多种类型的泵阀元件,以滑油系统为例,传统的机油泵以外齿轮泵为主,目
前多采用摆线式内齿轮泵、新月形内齿轮泵等;近些年来,人们也开始研究滑片泵及各
种可调容积泵在发动机中的应用。可见,发动机性能的优劣,很大程度上取决于流体部
件工作性能及相互配合状况
与此同时,孤立地研究一个部件或者儿个部件,在某些情況下难以给定真实的边界
条件,无法真实反应系统的工作性能。虽然一维CFD软件在系统仿真领域开展了人量
工作,但无法获取局部空化等三维效应强烈且无法忽略的流动特征,三维CFD系统仿
真的需求日益突出。
在产品设计过程中,需要对泵、阀等各类部件以及润滑、冷却、燃油喷射等关键的
流体系统进行大量的论证和试验研究,以保证方案的可行性。汽车行业是一个高度竞争
的行业,快速的立项、研发、定型和批量生产是企业竞争优势的重要保证。因此,为了
提升产品性能、缩短研发周期,除了传统的试验研究之外,设计部门必须越米越多地使
用计算机仿真手段进行新产品的研发。
汽车工业泵、阀及系统级三维CFD仿真 Pumplinx解决方案
2.国内外研究与应用现状
随着商业CFD软件的推广,人们对发动机各流体部件进行了大量的研究,包括:
燃烧室、冷却水泵、换热器、化油器、喷嘴等等。此外, Flowmaster等流体系统仿真软
件也被用来进行系统级仿真,如冷却系统、润滑系统的快速分析。这些技术都在一定程
度上加深了设计人员对发动机内部流体流动的认识。但目前来讲,对容积式泵、新型阀
门以及以此展开的子系统进行三维CFD仿真还是具有相当的挑战性。
国内绝大多数用户采用通用CFD软件针对泵进行三维CFD解算。通用CFD软件
在泵类设各的模拟中主要存在两个难题:即网格的划分和求解器的定制。这导致国内相
关工作进展缓慢,结果可靠性有待提高。尤其是对于容积式滑油泵,国内相关单位难于
获取准确的CFD结果。面临的主要问题如下
1)泵阀部件涉及流动区域的变化,描述困难,动网格的划分需要专业、成熟的CFD
工程师才能完成。
对于泵、阀中存在的空化与汽蚀效应,计算收敛性差,仿真结果难以保障
3)部分区域涉及微小间隙(如滑油泉啮合齿轮),对网格质量要求很高。为了达到
所要求的网格质量,使用者需要花费人量的时间处理几何、划分网格
4)要求使用者具有深厚的CFD背景。只有对CFD有深入理解的用户才能够得出
正确的计算结果。如果模型选择不正确的话,容易不收敛或者得出错误的结论。
5)分析结果依赖于分析者的经验。对于同一问题,由于选择的模型不同,划分的
网格数量、质量不同,导致计算结果不同。因此分析经验是影响分析结果的重
要因素之一,只有CFD分析经验丰富的工程师才可能得出正确的结论
6)无法直接得到像泵的效率、扬程、轴功率等参数。需要用户根据流暈、压力、
转速等流场基本量手动换算这些参数,不但麻烦,而且容易出错
除此之外,对于需求日益强烈的系统级三维CFD仿真而言,润滑、冷却等系统所包
含的部件众多,支路复杂,且包含复杂的泵元件,通用CFD软件的仿真能力更是望尘
莫及。
针对以上难点, Pumplinx均具有独特的技术优势,该软件开发的目标定位就是成
为泵阀设计师最有力的CFD仿真工具。 Pumplinx软件开发的日标就在于提高泵阀类元
件及其复杂流体系统的三位CFD仿真分析能力,有效地降低产品的设计成本。