一种高压燃油过滤器及其仿真设计优化方法技术

本发明专利技术公开了一种高压燃油过滤器及其仿真设计优化方法，方法具体包括：将过滤孔的尺寸、分布方式及数量作为优化变量，将过滤效果及流动压降作为优化指标，采用计算流体力学方法对周期性过滤单元内连续相和外掺颗粒两相运动进行了流体动力学仿真计算，利用人工神经网络预测优化函数，建立多目标优化模型，采用NSGA

【技术实现步骤摘要】
一种高压燃油过滤器及其仿真设计优化方法


[0001]本专利技术属于燃油机燃油预处理领域，具体涉及一种高压燃油过滤器及其仿真设计优化方法。

技术介绍

[0002]高压泵中的动静件间的摩擦会产生金属微粒进入燃油，此外燃油以高速流过金属管道时，会对金属表面上的粗糙微细颗粒起到剪切作用，这些都导致高压油中会含有几微米到几十微米的金属微细颗粒。这些杂质如果不能有效地过滤，会严重影响喷油器的工作。这些金属微粒的大小为几微米到几十微米，它们随着高压粘性流体运动，形成特殊的液固两相流动。如果不能给予基本过滤掉而进入到喷油器中，会大大影响喷油器的寿命。
[0003]现有的燃油机高压共轨燃油喷射系统内的燃油喷头内设置有缝隙式滤芯，只能用于粗略地过滤遗漏杂质，并不能实现对燃油的精细过滤，颗粒杂质的过滤问题严重影响着各个部件的效率和寿命。采用新型高压燃油过滤器(CN205868583U)可有效地过滤燃油的杂质颗粒，同时保证过滤器进出口压降损失较小，但是过滤效率较高和压降损失较小这两个目标存在着矛盾。所以新型高压燃油过滤器的设计的参数需要进一步确定并优化，以提高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压燃油过滤器的仿真设计优化方法，其特征在于，以下几个步骤：S100，定义过滤器的优化变量：滤孔分布区域x1、过滤孔数量x2和过滤孔的孔径x3；S200，对过滤器模型进行周期化单元划分，将一个环形的周期性的过滤单元计算域作为滤元，对周期性滤元计算域进行网格划分，得到滤元模型；S300，根据过滤器的优化变量的范围，确定计算域边界条件；S400，采用抽样方法选取变量滤孔分布区域x1和过滤孔数量x2的组合样本点，并分别与符合工业实际参数的孔径x3进行组合，建立仿真实验模型；S500，根据实验数据采用Rosin
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Rammler分布函数拟合过滤器入口处进入的颗粒粒径分布；S600，根据S300得到的计算域边界条件和S500得到颗粒粒径分布，将S200建立的滤元模型作为计算域，采用欧拉
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拉格朗日方法进行流体动力学仿真，计算样本数量与S400所建立的仿真实验模型一致，将得到的仿真计算的过滤器压降因子P、颗粒滤出因子f作为优化目标；S700，采用BP人工神经网络模型对样本仿真结果数据集的学习，建立输入变量滤孔分布区域x1、过滤孔数量x2、孔径x3与输出变量过滤器压降因子P、颗粒滤出因子f的非线性预测模型；S800，采用带有精英策略的非支配排序遗传算法寻找非线性预测模型的全局最优解，通过遗传变异保证全局搜索过程中种群多样性和种群水平的提升，最终得到帕累托前沿解集；S900，在帕累托前沿解集中选取最优值，综合考量流动压降和过滤效率两个指标的重要性，将最优值取在曲线的拐点处，得到此点处的优化变量滤孔分布区域x1、过滤孔数量x2以及孔径x3的数值，最终高压燃油过滤器的设计参数。2.如权利要求1所述的高压燃油过滤器的仿真设计优化方法，其特征在于，S100中，滤孔分布区域x1根据雷诺数的大小分为高雷诺数区域和低雷诺数区域，其中雷诺数大于20000为高雷诺数区域(101)，小于20000为低雷诺数区域(102)。3.如权利要求1所述的高压燃油过滤器的仿真设计优化方法，其特征在于，S200中，将整个过滤器进行周期化单元划分，简化为过滤器内表面附近的滤元模型进行仿真计算；其中包括压力入口(201)、过滤器内部(207)的质量流量出口(202)、过滤器外部(206)的质量流量出口(203)和旋转周期性边界条件，滤元所对应的圆心角(209)为12
°
，掺杂金属颗粒的高压燃油在过滤器内部由压力入口(201)流入计算流域，经具有壁厚的过滤孔(208)过滤后，液相燃油以及未被过滤掉的杂质颗粒到达过滤器外部(206)，在出口处(203)流出；被过滤掉的杂质颗粒随剩余的液相燃油由出口(203)流入下一个滤元。4.如权利要求1所述的高压燃油过滤器的仿真设计优化方法，其特征在于，S300中，滤器内壁面处的流场速度在轴向方向变化较大，所以单个过滤孔所在的位置决定过滤器内近壁面处的轴向流量，即过滤器内部出口(202)的质量流量，根据内部出口(202)质量流量的大小，将单个过滤孔所在的位置依据流速划分为低雷诺数区域(102)和高雷诺数区域(101)，流经过滤器总流...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈磊，王一帆，张天翼，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：