融合稳态-瞬态仿真的FSC赛车进气系统设计_中国煤炭行业知识服务平台

融合稳态-瞬态仿真的FSC赛车进气系统设计

作者

王思锐王斌祁祺吴晓建
单位

南昌大学先进制造学院
摘要

Formula Student China（FSC）赛事规则要求赛车发动机的进气系统使用限流阀，为了在规则限制下提高发动机进气效率、优化进气均匀性，提出一种以增加进气量达到改善进气均匀性目的的“设计优化-分析验证”仿真方法。首先，引入文丘里管结构，并结合亥姆霍兹理论初步提高进气量，再分别基于ANSYS和GT-Power的实验设计优化限流阀结构、稳压腔容积和歧管长度，进一步提高发动机进气效率；然后，利用稳态数值分析方法，通过设计进气主管扩散器和歧管喇叭口结构，优化进气均匀性；最后，运用GT-Fluent的一维-三维瞬态分析对FSC赛车的进气系统进气量和进气均匀性进行分析验证。仿真结果表明，本文提出的稳态分析与一维-三维瞬态分析融合的研究方法，可以有效减少计算量，设计流通性和均匀性均能达到要求。
关键词

FSC赛车发动机进气效率进气均匀性一维-三维耦合瞬态分析
基金项目(Foundation)

国家自然科学基金资助项目（52002163）；南昌大学大学生创新创业训练项目（2020CX063）；
文章目录

0 引言
1 进气系统设计
1.1 文丘里管缩/扩锥角角度的设计
1.2 进气歧管长度和稳压腔容积确定
1.2.1 发动机工作过程模拟
1.2.2 进气歧管DOE初始参数确定
1.2.3 一维参数DOE实验
2 进气系统均匀性稳态分析及优化
2.1 边界条件设置
2.2 稳态结果分析
2.3 基于进气系统均匀性稳态分析的优化设计
2.3.1 进气优化方案
2.3.2 方案对比
3 基于进气系统瞬态分析的模型验证
3.1 瞬态分析模型建立
3.2 耦合结果分析
4 结论
引用格式

王思锐,王斌,祁祺,吴晓建.融合稳态-瞬态仿真的FSC赛车进气系统设计[J].河南理工大学学报(自然科学版),2022,41(05):105-113.DOI:10.16186/j.cnki.1673-9787.2021030030.