有限元在线-车辆发动机动力系统（Powertrain）仿真分析

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车辆发动机动力系统（Powertrain）仿真分析

发布时间：2014-01-16

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汽车工业代表着一个国家制造业发展的水平，它不仅是带动面最广泛的工业，而且是高新技术的最大载体，一般航空、航天领域的高精尖技术只有通过汽车工业才能转化为规模产业，所以汽车工业是许多发达国家的支柱产业。作为制造业的中坚，汽车工业一直是CAE应用的先锋，而发动机是各种车辆的动力来源，是它们的“心脏”，车辆发动机性能的优劣直接决定了各种车辆的运行状况和使用寿命等。CAE技术的应用，有效地推动了车辆发动机研究的的进展。

在汽车发动机的研发过程中，CAE已经成为设计链中必须的条件，没有CAE分析的设计就不能进入下一个技术流程。发动机设计过程中涉及到的强度、刚度、疲劳、振动以及噪声等问题，可成熟地在设计阶段解决，这样就可以大幅度提高设计质量，缩短产品开发周期，节省大量开发费用。

FEAonline可以提供从结构强度、刚度、疲劳、噪声、已经流体分析方面为用户的设计开发提供咨询服务。

1.发动机一维性能分析

一维性能计算针对发动机整机性能进行模拟分析，进行一维气体动力学和热力学计算，利用非常简便实用的前后处理器，以及快速稳定的求解器，建立发动机整机模型，包括进排气系统（包括空滤器、消音器、尾气净化装置等附件）、管道、容腔、气缸等模块的形式，构建完整的发动机模型进行模拟计算，可分析发动机缸内燃烧现象，发动机与涡轮增压器的匹配等。从而指导优化进排气管道结构、气门正时、喷油特性优化、发动机与其附件的优化匹配等。

发动机一维性能分析

2.发动机三维CFD分析

(1)汽缸盖、水套、机体CFD冷却流场分析与优化

作为解决发动机冷却问题的方法之一是改进发动机机体和气缸套盖内腔结构。合理组织冷却水流，保证气缸盖高热负荷区域（鼻梁区）的冷却。

机体水套CFD模型水套速度场结果

(2)冷却水泵CFD分析计算及优化

发动机的冷却问题有效解决途径是增大水泵冷却水的流量，可以通过冷却水泵CFD分析来优化改进水泵的流量。

冷却水泵压力分布图冷却水泵速度矢量分布图

(3)气缸盖进排气分析与优化

气缸进排气速度矢量图气缸进排气压力云图

(4)进排气歧管CFD分

排气管速度矢量图排气管压力云图

排气管温度云图

3.机构运动学、动力学仿真分析

(1)发动机曲柄连杆机构运动学及动力学仿真

(2)发动机轴系动力学分析评价

4.振动噪声分析

5.结构强度刚度疲劳分析

发动机关键零部件刚强度分析评价

(1)机体刚、强度评价

(2)气缸盖热机耦合分析评价

(3)活塞热机耦合分析评价

(4)气缸套变形分析评价

(5)机体、曲轴等模态分析