基于Fluent的FSAE赛车消声器的优化设计.pdfVIP

学兔兔 第4期 (总第 185期) 机 械 工 程 与 自动 化 NO．4 20l4年 O8月 MECHANICAL ENGINEERING 8L AUTOMATION Aug． 文章编号 ：1672一Oi13(2014)04—0037—03 基于Fluent的FSAE赛车消声器的优化设计 于 渊，师忠秀，柳 威，赵江华 (青 岛大学 机 电工程学院，山东 青岛 266071) 摘要：采用 SolidWorks软件建立消声器三维实体模型，应用Fluent软件对消声器 内部速度流场、压力流场 及湍动能的分布情况进行数值模拟分析。根据分析结果对消声器进行优化设计，以降低消声器 内部的涡流强 度 ，减少排气过程 的压力损失。 关键词 ：赛车消声器 ；Fluent~数值模拟 ；优化设计 中图分类号 ：TP391．7：U467．4 93 文献标识码 ：A 0 引言 力 r的分力 ；F ，F ，F 为微元体上的体力。 汽车的主要噪声来 自于发动机 ，而排气噪声是发 能量守恒方程为： 动机噪声的主要组成部分 ，安装排气消声器是控制排 +div(PUT)：div( gradT)+ST ． (3) 气噪声的有效方法。消声器在降低噪声的同时，会增 加排气阻力，进而影响发动机的动力性能和经济性能， 其 中：C为 比热容；T为温度 ；k为流体的传热系数；S 因此 ，对排气消声器 内部气流的流动特性进行研究就 为内热源以及由于摩擦作用使流体机械能转化为热能 显得十分重要 引。本文采用 CFD软件 Fluent对消 的部分 。 声器仿真模型进行模拟分析 ，就排气消声器 内部流场 这些物理守恒定律可 以用控制方程进行数学描 变化情况对其压力损失的影响进行研究 。 述 ，其通用变量方程为： 1 消声器分析模型的建立 +div(P )：div( rad~)+ S ． (4) 1．1 数 学控制方程 其 中： 为通用变量 ；F为广义扩散系数 ；S 为广义源 消声器中的气流流动是可压、黏性三维湍流流动， 项 。 满足质量 守恒方程 、动量 守恒方程和 能量 守恒方 1．2 计算模型 程 。一 。 在三维 CAD软件 SolidWorks中建立消声器三维 质量守恒方程为 ： 实体模型，如 图 1所示 ，导入到 Fluent前处理软件 +曼 +曼 +曼 ：0 Ot’ Ox ’ 3y 。 Dz ． ‘ (1) Gambit中进行网格划分，由于消声器 内部结构复杂， 其 中：p为密度 ；t为时间；u，，∞分别为速度矢量 U 为提高网格划分效率，本文采用四面体 网格划分 。计 在 ，Y，z方 向的分量。 算 中采 用 SIMPLEC 算 法 求 解 控 制 方 程 ，应 用 动量守恒方程为 ： Realizable湍流模型来进行数值模拟，方程 的离散方