GT-POWER在内燃机排气消声器设计中的应用

　　在汽车噪声中,排气噪声是主要的噪声源。在日益严格的噪声污染控制法规下,消声器的性能越来越引起人们的关注。传统的消声器设计法存在着两点不足:实验周期长,人力物力消耗严重但仍不能取得好的效果,不能适应企业现代化、市场化及开发周期最小化的需要;设计时常常把消声器的消声性能和发动机的性能相互孤立地考虑,以至于很难找到两者的最佳结合点。随着计算机软件技术的迅猛发展及其在工程中的广泛应用,发动机性能仿真技术也得到了快速发展并日渐成熟。GT-POWER(GT-SUITE的一部分)就是其中优秀的仿真软件之一。GT-POWER软件系统在消声器开发中的应用使其与发动机性能相互影响的问题得到了综合解决,更加顾及全局的效果,减少了问题孤立化带来的困扰,并且大大缩短了产品的开发周期,减少了人力、财力、物力的浪费,提高了企业的竞争力。

　　1　发动机模型的建立

　　GT-POWER所应用的是一维流体假设的动力学模型,它综合了发动机性能的分析代码,并几乎包含了发动机所有关键工况的细节模型,可以较完整地模拟发动机不同工况的性能变化。整个系统被划分为许多小的控制单元体,单元体上又划分成许多相互交错的网格,网格是系统进行运算估值的基本单元。也就是说所有的标量(压力、温度等)都以单元体的中心为计算标准,而所有的向量(速度、物质流量)皆以单元体的边缘为计算标准,系统内部划分的单元体也是如此。形状各异的气体通道皆可转化为功能相当的标准管件,最后形成发动机的管网化的模型,用于对发动机进行仿真。

　　本次试验模型是依据奥迪V6发动机提供的发动机的系统参数建立起来的。用来检测GT-POW-ER对抗性、阻性消声器消声性能预测的可靠性。

　　2　消声器模型的建立

　　消声器内部穿孔管的存在使消声器管网化具有相当大的难度和复杂性,不过GT-POWER拥有专门的消声器设计系统,使复杂问题简单化。不同的车辆所提供的安装空间不同,所以对消声器壳体外形尺寸的要求也不尽相同。GT-POWER拥有用于设计消声器壳体外形的二维图,可以对消声器的前端及后端流通平面的形状进行设计,每个设计模板由一个圆均分的40个点阵组成,用户可以根据需要在径向方向上调整40个点的位置,来改变壳体的形状,设计者可以根据需要便捷地设计出壳体形状。

　　在消声器壳体中填充管子和其他部件才能生成完整的消声器。GT-POWER提供了一个包含消声器零件库的二维绘图区,零件库包括:隔板、消声器壳体、直管、弯管、穿孔管、穿孔板等,还包括吸声材料,使消声器的制作十分的便捷。GT-POWER提供了正视图及左视图两种视图模式,设计者可以根据两个视角,方便地按工程图的方式填充零件。绘制完二维图后可以把模型直接转化为三维图,并可以用方向键对三维图进行旋转等操作,由于壳体是透明的,设计者可以清晰地比较是不是自己所希望的内部布置,并可回到二维加以改正。最主要的步骤是把设计的二维消声器模型网管化,设计完二维模型后,将其转化为*.dat文件,并在GT-ISE中导入便可生成连通的网管,这就是GT-POWER所需要的网管模型。