PDF《汽车空气滤清器进气阻力分析》

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2 3 通信作者: 袁志群(

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8 3 ) , 男, 讲师, 博士研究生, 主要从事车辆空气动力学的研究. E m a i l : y z q h n u @1

6 3. c o m. 基金项目: 国家自然科学基金资助项目(

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1 7,

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1 1) ;

福建省教育厅科技项目( J B

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1 5 1) ;

福建省厦门市 重大科技计划项目(

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8 0 ) 了网格的无关性. 数值分析模型网格达9 0万. 测试表明, 划分的网格单元数足以消除网格密度的影响. 为了简化计算, 对数值分析模型作如下3点假设:

1 )空气滤清器内部流动速度远小于音速, 空气密 度变化基本为零, 假设为不可压缩流体;

2)在入口流量一定的情况下, 空气滤清器内部流动作定常处 理;

3 )滤芯内部各物性参数各向同性. 空气滤清器内部流场基本控制方程为三维不可压缩雷诺时均方程, 湍流模型采用标准 ? ε方程, 壳 体近壁区域采用壁面函数进行修正. 计算采用二阶迎风格式, 方程求解采用 S I MP L E 算法. 入口采用速 度入口边界条件( 根据厂家提供的额定空气流量和入口面积转化成速度数据) , 出口采用压力边界条件, 壳体壁面采用无滑移壁面边界条件, 滤芯采用多孔介质模型. 流体流经多孔介质时遵循 D a r c y定律, 多 孔介质流动控制方程是在雷诺时均方程中增加一个负的动量源项, 由黏性损失项和惯性损失项两部分 组成. 对动量源项在滤芯厚度方向进行积分, 得到多孔介质模型计算经验公式为 Δ 穰=μα+ρ 222.表1 滤芯压降计算值和实验值对比 T a b .

1 C o m p a r i s o no f t h ec a l c u l a t e dv a l u ea n d e x p e r i m e n t a l v a l u eo f t h ep r e s s u r ed r o p i nt h e f i l t e r /m3・h -1 Δ /Pa计算数据 实验数据 η /%

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3 式中: 为压力;

Δ 为滤芯厚度;

为渗滤速度;

α -1 为粘性阻力系数;

2为惯性阻力系数. 通过试验台架 测得空气滤 清器滤芯的压降(Δ) ? 流量( ) 变化关系, 结合多孔介质模型计算 公式, 得到计算所需参数. 通过数值分析的方法计 算滤芯的压降, 与实验数据进行对比, 误差控制在 6%以内, 结果如表1所示. 表1中: η为误差. 表1 验证了文中数值计算方法的准确性. 滤芯试验在空 气滤清器性 能试验台架上完成, 其测试原理如图2所示. 图2中: 左端连接灰 尘喷射器, 用于测验滤芯的粉尘过滤性能;

右端连接流量控制阀和抽气机, 用于测验滤芯在不同流量下 图2 滤芯压降测试原理 F i g .

2 T e s t i n gp r i n c i p l eo fp r e s s u r ed r o p i nt h e f i l t e re l e m e n t 的性能.

2 分析与讨论 2.

1 空气滤清器进气阻力分析 汽车空气滤清器流动性能的重要指标是进气阻力, 其大小 直接影响进气效率. 进气阻力[

1 0 ] 定义为: 当空气流过总成时, 其上、 下游压力损失. 首先, 应确定上、 下游压力降, 然后, 根据上、 下游由于管道截面积变化引起的流速变化所产生的动压加以 修正. 进气阻力的定义公式为 图3 空气滤清器进气阻力与流量关系 F i g .

3 R e l a t i o n s h i pb e t w e e na i r i n t a k e r e s i s t a n c ea n df l o wr a t e i nt h ea i r f i l t e r Δ r=( j,下- j , 上)-( ρ 2下2-ρ2上2).空气滤清器的进气阻力试验需要以空气滤清器的额定空 气体积流量为标准, 按额定空气体积流量的4 0%,