一种排气系统仿真分析方法和存储介质技术方案

本发明专利技术涉及一种排气系统仿真分析方法和存储介质，排气系统仿真分析方法包括以下步骤：建立整车几何模型和冷却系统几何模型，并对整车几何模型和冷却系统几何模型进行网格化处理，所述整车几何模型包含排气系统几何模型；基于所述整车几何模型建立整车物理模型，基于所述冷却系统几何模型建立冷却系统物理模型，所述整车物理模型包含排气系统物理模型；获取整车的工况参数，将工况参数输入整车物理模型和冷却系统物理模型中进行仿真计算，输出仿真计算结果；比较所述仿真计算结果和零部件的设计目标，判断零部件的表面温度及表面速度是否满足要求。本发明专利技术能够更高效和更精准的预测排气系统引起的热害问题。的预测排气系统引起的热害问题。的预测排气系统引起的热害问题。

【技术实现步骤摘要】
一种排气系统仿真分析方法和存储介质


[0001]本专利技术涉及汽车，具体涉及一种排气系统仿真分析方法和存储介质。

技术介绍

[0002]汽车发动机排气系统周边零部件的热保护一直是整车开发中的重难点问题，对整车安全性、零部件耐久性有决定性的影响。在车辆开发前期，各大主机厂都不遗余力的开发各种热保护仿真及计算方法，用以规避发动机排气系统周边零部件的热保护问题，提升车辆性能，降低后期试验成本。
[0003]现有的发动机排气系统周边零部件的热保护主要采用一维模型开展仿真分析，根据得到的发动机排气系统周围零部件外表面的温度，判断零部件材料选取及布置位置是否合适。例如公告号为CN106649923B的专利申请公开了一种发动机排气系统的热害评估方法和装置，通过设定发动机排气参数、热源部件的尺寸结构参数计算出热源部件表面温度分布，通过设定热害部件的位置和材料参数等计算出热害部件表面温度分布，根据计算结果对热害部件进行热害风险评估。该方法为一维计算方法，需建立完整的排气系统模型，且仅能考虑排气系统对周围零部件的辐射及对流换热，无法考虑排气系统内部高温气体流出排气管时对周围零部件对流换热引起的热害问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提出一种排气系统仿真分析方法和存储介质，以更高效精准的预测排气系统引起的热害问题。本专利技术所述的一种排气系统仿真分析方法，包括以下步骤：S1、建立整车几何模型和冷却系统几何模型，并对整车几何模型和冷却系统几何模型进行网格化处理，所述整车几何模型包含排气系统几何模型；S2、基于所述整车几何模型建立整车物理模型，基于所述冷却系统几何模型建立冷却系统物理模型，所述整车物理模型包含排气系统物理模型；S3、获取整车的工况参数，将工况参数输入整车物理模型和冷却系统物理模型中进行仿真计算，输出仿真计算结果；S4、比较所述仿真计算结果和零部件的设计目标，判断零部件的表面温度及表面速度是否满足要求。
[0005]可选的，所述整车几何模型包含车体几何模型、前保险杠几何模型、后保险杠几何模型、冷却模块几何模型、风扇几何模型、发动机舱内零部件几何模型、底盘几何模型和排气系统几何模型。
[0006]可选的，所述整车几何模型的乘员舱部分形成封闭区域。
[0007]可选的，所述整车几何模型的发动机至后消声器的前一段排气管的前端形成封闭区域，所述整车几何模型的后消声器的前一段排气管的前端设置排气温度进口。
[0008]可选的，所述S2包括：在所述整车物理模型中的冷却模块和风扇区域与所述冷却
系统的冷却模块和风扇区域建立interface连接。
[0009]可选的，所述工况参数包括车速、环境温度、排气温度、排气流量和风扇转速。
[0010]可选的，所述S3包括：基于工况参数、整车物理模型和冷却系统物理模型，采用Realizable K
‑
Epsilon湍流模型，进行模型计算并输出仿真计算结果，计算过程中残差值应小于10
‑3。
[0011]可选的，所述仿真计算结果包括排气系统内流体的温度及速度分布，所述仿真计算结果包括排气系统周围零部件的表面温度及表面速度分布。
[0012]可选的，所述S3包括：获取整车的多个不同工况的工况参数。
[0013]本专利技术提出的一种存储介质，其存储有一个或多个计算机可读程序，一个或多个所述计算机可读程序被一个或多个控制器调用执行时，能实现如上述任一项所述的排气系统仿真分析方法的步骤。
[0014]本专利技术在充分考虑整车气流流动对排气系统气流流动的影响下，对排气系统模型进行了合理的精简，完成了排气气流对周围零部件对流换热的仿真计算。本专利技术精简了仿真模型，提升了计算精度，缩短了仿真周期，能够更高效和更精准的预测排气系统引起的热害问题，以便提出热害问题改善方案，降低后期试验成本。
附图说明
[0015]图1为具体实施方式中所述的排气系统仿真分析方法的流程图；图2为具体实施方式中所述的排气系统几何模型网格化处理的示意图；图3为具体实施方式中所述的整车外计算域加密区域几何模型网格化处理的示意图；图4为具体实施方式中所述的仿真分析结果流线及零部件温度场的示意图；图5为具体实施方式中所述的仿真分析结果流线及零部件速度场的示意图；图6为具体实施方式中所述的仿真分析结果统计示意图。
具体实施方式
[0016]下面结合附图对本专利技术作进一步说明。
[0017]如图1所示的一种排气系统仿真分析方法，包括以下步骤：S1、建立整车几何模型和冷却系统几何模型建立整车几何模型和冷却系统几何模型，并对整车几何模型和冷却系统几何模型进行网格化处理，所述整车几何模型包含排气系统几何模型；具体的，整车几何模型需包含车体几何模型、前保险杠几何模型、后保险杠几何模型、冷却模块几何模型、风扇几何模型、发动机舱内各零部件几何模型（细小线束、管路等可删除）、底盘几何模型和排气系统几何模型。如图2所示，排气系统几何模型中的排气管及后消声器需保留内部结构。
[0018]整车几何模型的乘员舱部分形成封闭区域，整车几何模型的发动机几何模型至后消声器几何模型的前一段排气管几何模型的前端A形成封闭区域，所述整车几何模型的后消声器几何模型的前一段排气管几何模型的前端A设置排气温度进口，需确保排气温度进口与排气系统几何模型的排气尾管末端形成联通区域，不能形成密闭区域。另外需建立冷
却系统几何模型，并为冷却系统几何模型中的风扇几何模型建立旋转区域模型。通过合理设置几何模型，能够降低工作量和缩短仿真周期。
[0019]对整车几何模型和冷却系统几何模型进行网格化处理时需根据计算机硬件条件控制网格总量，各系统以网格能重构几何外形为宜。为确保计算精度，排气系统几何模型及冷却系统几何模型需进行网格细化处理。如图3所示，根据车身尺寸建立合理的外部计算域，并为计算域设置合理的加密区域。
[0020]S2、建立整车物理模型和冷却系统物理模型基于所述整车几何模型建立整车物理模型，基于所述冷却系统几何模型建立冷却系统物理模型；在所述整车物理模型中的冷却模块和风扇区域与所述冷却系统的冷却模块和风扇区域建立interface连接，实现系统间的数据传递，整车物理模型和冷却系统物理模型构成整车排气气流仿真模型；整车物理模型用于模拟空气在整车包含发动机舱、底盘、排气系统等在内的流动状况，冷却系统物理模型用于模拟空气在冷却模块及风扇内的流动状态，为准确模拟空气在冷却模块及风扇内的流动状态，需为冷却系统物理模型和风扇物理模型分别创建参考坐标系，以便定义冷却系统的阻力方向及风扇的旋转情况。
[0021]S3、仿真计算获取整车的工况参数，将工况参数输入整车物理模型和冷却系统物理模型中进行仿真计算，输出仿真计算结果；在具体实施时，可以获取整车的多个不同工况的工况参数，采用将多个不同工况的工况参数带入模型分别进行仿真分析；具体的，基于工况参数、整车物理模型和冷却系统物理模型，采用Realizable K
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种排气系统仿真分析方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、建立整车几何模型和冷却系统几何模型，并对整车几何模型和冷却系统几何模型进行网格化处理，所述整车几何模型包含排气系统几何模型；S2、基于所述整车几何模型建立整车物理模型，基于所述冷却系统几何模型建立冷却系统物理模型，所述整车物理模型包含排气系统物理模型；S3、获取整车的工况参数，将工况参数输入整车物理模型和冷却系统物理模型中进行仿真计算，输出仿真计算结果；S4、比较所述仿真计算结果和零部件的设计目标，判断零部件的表面温度及表面速度是否满足要求。2.根据权利要求1所述的排气系统仿真分析方法，其特征在于，所述整车几何模型包含车体几何模型、前保险杠几何模型、后保险杠几何模型、冷却模块几何模型、风扇几何模型、发动机舱内零部件几何模型、底盘几何模型和排气系统几何模型。3.根据权利要求2所述的排气系统仿真分析方法，其特征在于，所述整车几何模型的乘员舱部分形成封闭区域。4.根据权利要求2所述的排气系统仿真分析方法，其特征在于，所述整车几何模型的发动机至后消声器的前一段排气管的前端形成封闭区域，所述整车几何模型的后消声器的前一段排气管的前端设置排气温度进口。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓朝义，李义林，王丽华，
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：