汽车进排气系统一维CFD仿真分析模型的建模方法技术方案

本发明专利技术公开了一种汽车进排气系统一维CFD仿真分析模型的建模方法，包括如下步骤：S1，建立进排气系统的有限元模型，所述有限元模型不包括与气体流动无关的部件；S2，提取有限元模型中的管路封闭面并对管路封闭面进行网格处理，提取有限元模型中壳体封闭面并对壳体封闭面进行网格处理，将管路封闭面和壳体封闭面导出为STL格式的几何模型文件；S3，将管路封闭面和壳体封闭面的几何模型文件导入GT软件中，采用GT软件的GEM

【技术实现步骤摘要】
汽车进排气系统一维CFD仿真分析模型的建模方法


[0001]本专利技术涉及汽车进排气系统，具体涉及汽车进排气系统一维CFD仿真分析模型的建模方法。

技术介绍

[0002]GT
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SUITE为Gamma Technologies公司开发的多物理场仿真分析软件平台，其作为车辆及内燃机性能仿真分析平台在汽车及内燃机行业得到了广泛应用，其中GT
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Power即发动机热力学性能仿真分析软件主要应用于内燃机动力性、经济性及进排气噪声的仿真分析。
[0003]为了准确模拟发动机的动力性、经济性及进排气噪声，需要建立高质量、保留足够进排气气路几何特征的发动机一维性能模型。GT
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SUITE提供了GEM
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3D工具，可以很方便的将某些特定格式的三维CAD数模导入并转化为GEM
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3D工具的实体模型，最终通过离散生成并导出GT
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Power模块使用的一维CFD仿真分析模型。根据该软件的使用手册、案例教程，简单气路模型(气路的基本构成元素在流动方向上无重叠、仅为顺序连接)可以很方便的完成由三维到一维的转换，但对于较复杂的系统如包含了消声器在内的汽车排气系统(气路的基本构成元素在流动方向上产生了重叠，如消声器内部的管路)来讲，GT
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SUITE软件提供的案例是在GEM
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3D中根据排气系统的几何参数逐一建立相应的部件，也就是把GEM
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3D当作CAD工具建立一个气路的三维实体模型，需要收集的参数众多，并且由于GEM
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3D提供的3D建模能力相当基础，因此按此方法建立一个完整的进、排气系统模型需要花费工程师3～5个工作日，显然效率不高，也没有充分利用由设计工程师已经完成的三维CAD数模。另外，如果不经由GEM
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3D软件而直接在GT
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Power中使用基本的元件模板建模，势必损失进排气系统相当多的几何特征，不能得到足够精度的系统模型。因此，亟需开发一种保证精度的汽车进排气系统一维CFD仿真分析模型的建模方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种汽车进排气系统一维CFD仿真分析模型的建模方法，其能够保证建模精度，提高建模效率。
[0005]本专利技术所述的汽车进排气系统一维CFD仿真分析模型的建模方法，其包括如下步骤：
[0006]S1，建立进排气系统的有限元模型，所述有限元模型不包括与气体流动无关的部件；
[0007]S2，利用有限元软件提取有限元模型中的管路封闭面并对管路封闭面进行网格处理，提取有限元模型中壳体封闭面并对壳体封闭面进行网格处理，将网格处理后的管路封闭面和壳体封闭面导出为STL格式的几何模型文件；
[0008]S3，将管路封闭面和壳体封闭面的几何模型文件导入GT软件中，采用GT软件的GEM
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3D工具将管路封闭面和壳体封闭面转换为管路和壳体实体模型；
[0009]S4，采用GEM
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3D工具将与气体流动无关的部件补充到管路和壳体实体模型中，建立进排气系统的三维实体模型，再通过离散处理得到进排气系统一维CFD仿真分析模型。
[0010]进一步，所述S1具体为：将进排气系统的三维CAD模型导入有限元软件中转换为有限元模型，并删除有限元模型中与气体流动无关的部件的数据；所述与气体流动无关的部件包括支架、消声器填充物和气路中的多孔介质。
[0011]进一步，将有限元模型分为管路组和壳体组，所述S2中管路封闭面的提取具体为：在有限元软件中，隐藏壳体组，提取管路组的内表面，删去管路组其余几何特征，并将管路两端的开口使用面进行封堵，形成管路封闭面；所述S2中的壳体封闭面的提取具体为：在有限元软件中，隐藏管路组，提取壳体组的内表面，删去壳体组其余几何特征，壳体的内表面与管路对应配合的孔使用面进行封堵，形成壳体封闭面。
[0012]进一步，所述S2中使用三角形单元分别对管路封闭面和壳体封闭面进行网格处理，三角形单元的尺寸为3～5mm。
[0013]进一步，将管路封闭面的几何模型文件导入GT软件后，根据管路封闭面的几何结构特征将其分成多个连接段，然后将各个连接段按照结构特征转换为直管、弯管或分叉管实体模型。
[0014]本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果。
[0015]1、本专利技术先建立不包括与气体流动无关的部件的有限元模型，再分别提取有限元模型中中的管路封闭面和壳体封闭面，分别对管路封闭面和壳体封闭面进行网格处理，导出为STL格式的几何模型文件，既实现了有限元模型的面转换，又能避免损失进排气系统的结构特征。再采用GT软件的GEM
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3D工具将管路封闭面和壳体封闭面转换为管路和壳体实体模型，并重新将与气体流动无关的部件补充到管路和壳体实体模型中，建立进排气系统的三维实体模型，再通过离散处理得到进排气系统一维CFD仿真分析模型，保证了建模精度。同时相较于在GT软件中建立进排气系统的三维模型，将导入将管路封闭面和壳体封闭面直接转换为管路和壳体实体模型的建模效率更高。
[0016]2、本专利技术将进排气系统的三维CAD模型导入有限元软件中转换为有限元模型，并删除有限元模型中与气体流动无关的部件的数据，充分利用了设计工程师前期已经完成的三维CAD模型，进一步提高了建模效率。
附图说明
[0017]图1是本专利技术所述汽车进排气系统一维CFD仿真分析模型的建模方法的流程示意图；
[0018]图2是本专利技术所述管路组的示意图；
[0019]图3是本专利技术所述壳体组的示意图；
[0020]图4是本专利技术所述到管路和壳体实体模型示意图。
[0021]图中，1—管路组，11—消声前管路和消声器入管，12—消声器内部管路，13—消声器出管和消声后管路，2—壳体组。
具体实施方式
[0022]下面结合附图对本专利技术作详细说明。
[0023]参见图1，所示的汽车进排气系统一维CFD仿真分析模型的建模方法，其包括如下步骤：
[0024]S1，将进排气系统的三维CAD模型导入Hypermesh软件中转换为有限元模型，并删除有限元模型中与气体流动无关的部件的数据；所述与气体流动无关的部件包括支架、消声器填充物和气路中的多孔介质，得到不包括与气体流动无关的部件的有限元模型。
[0025]S2，参见图2和图3，在Hypermesh软件中，将有限元模型分为管路组1和壳体组2，所述管路组1包括消声前管路和消声器入管11、消声器内部管路12和消声器出管和消声后管路13。然后隐藏壳体组2，提取管路组1的内表面，删去管路组1其余的几何特征，并将管路两端的开口使用面进行封堵，使得管路组形成管路封闭面。使用三角形单元分别对管路封闭面进行网格处理，三角形单元的尺寸为3～5mm，得到网格处理后的管路封闭面。
[0026]再隐藏管路组1，提取壳体组2的内表面，删去本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种汽车进排气系统一维CFD仿真分析模型的建模方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，建立进排气系统的有限元模型，所述有限元模型不包括与气体流动无关的部件；S2，利用有限元软件提取有限元模型中的管路封闭面并对管路封闭面进行网格处理，提取有限元模型中壳体封闭面并对壳体封闭面进行网格处理，将网格处理后的管路封闭面和壳体封闭面导出为STL格式的几何模型文件；S3，将管路封闭面和壳体封闭面的几何模型文件导入GT软件中，采用GT软件的GEM
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3D工具将管路封闭面和壳体封闭面转换为管路和壳体实体模型；S4，采用GEM
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3D工具将与气体流动无关的部件补充到管路和壳体实体模型中，建立进排气系统的三维实体模型，再通过离散处理得到进排气系统一维CFD仿真分析模型。2.根据权利要求1所述的汽车进排气系统一维CFD仿真分析模型的建模方法，其特征在于，所述S1具体为：将进排气系统的三维CAD模型导入有限元软件中转换为有限元模型，并删除有限元模型中与气体流动无关的部件的数据；所述与气体流动无...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨正军，杨晓前，余小草，
申请(专利权)人：重庆长安汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：