PDF《汽车空气滤清器进气阻力分析》

第3 7卷第3期华侨大学学报(自 然科学版)Vol.

37No.32016年5月JournalofH u a q i a oU n i v e r s i t y( N a t u r a lS c i e n c e ) M a y2

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6 8 汽车空气滤清器进气阻力分析 袁志群1,

2 ,黄飞健1 ,刘金武1 ,许西安1 ( 1.厦门理工学院 机械与汽车工程学院,福建 厦门

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2.中南大学 交通运输工程学院,湖南 长沙

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7 5 ) 摘要: 为了降低汽车空气滤清器进气阻力, 应用计算流体动力学方法建立壳体和滤芯的耦合数值计算模型. 利用正交分析方法研究进出气口结构参数对进气阻力的影响规律, 总结进气阻力随流量变化的关系式, 通过 滤芯的流量 ? 压降实验验证数值计算方法的可靠性. 结果表明: 进气阻力随着流量的增加呈抛物线趋势增加;

在额定流量工况下, 进气阻力随着出气口面积的增加而减小, 负载时最大降幅达到3 7. 2%;

进出气口圆角半 径越大, 进气阻力越小, 负载时最大降幅分别达到1 6. 6%和3 6. 2%. 关键词: 空气滤清器;

进气阻力;

结构参数;

计算流体动力学;

数值计算 中图分类号: T K4

0 2 文献标志码: A 进气系统性能是发动机性能的重要保障, 结构设计缺陷将导致进气系统阻力增大, 影响发动机燃油 经济性和动力性. 此外, 进气阻力增加会导致内部真空度增加, 对各接口密封性提出更高要求. 空气滤清 器是发动机进气系统的重要组成部分. 以往进行空气滤清器结构设计时主要依靠经验公式及工程师的 经验, 通过试制的方法进行. 因此, 结构设计初期不能准确地预测产品的性能, 而需要等到试制品完成 后, 通过实验的方法分析产品性能, 耗时耗力. 通过计算流体动力学的方法, 能适时准确判断产品性能, 并且获得许多实验方法难以实现的数据, 找出结构设计中存在的问题, 及时进行结构改进, 从而降低成 本, 缩短产品研发周期[

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6 ] . 文献[

7 ] 研究进出气管管径大小和插入长度对进气性能和消声性能的影响. 文献[

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9 ] 对空气滤清器流动阻力特性进行实验和仿真研究. 从现有研究成果来看, 更多的工作主要是 对不同车型的空气滤清器进行改进, 不具有通用性, 无法全面反映空气滤清器的结构参数对进气阻力的 影响规律. 基于此, 本文对乘用车常用的褶状干式空气滤清器进气阻力进行分析与研究.

1 数值计算模型的建立 为了总结空气滤清器结构参数对进气阻力影响的普遍性规律, 建立乘用车常用的褶状干式空气滤 清器几何模型. 该模型由上、 下壳体及滤芯等3部分组成. 利用 UG 建立内流场1∶1几何模型,保留结 ( a )计算域 ( b )面网格 图1 空气滤清器网格划分 F i g .

1 A i r f i l t e rm e s h 构全部特征. 空气滤清器数值分析模型与空气实际流动 区域具有一致性, 共分为上、 下壳体自由流动区域和中 间滤芯多孔介质流动区域. 在前处理软件I C EM ? C F D 中, 采用 O C T R E E 方法 对空气流动区域进行离散, 如图1所示. 在空气滤清器 壳体表面拉伸出与其平行的三棱柱网格, 以满足壁面函 数的需求, 精确模拟壳体表面的附面层. 在流动变化剧 烈的区域进行网格加密, 通过采用不同的网格数目验证 收稿日期: