Исследования
Инжениринг
Программы
Консультирование
Публикации
Мероприятия

 

Моделирование Систем Впрыскивания

HYDSIM – программный продукт , предназначенный для динамического анализа нестационарных гидравлических и гидромеханических систем . Он основан на теории механики жидкости и колебании систем, состоящих из нескольких тел. Основное назначение HYDSIM – моделирование систем впрыскивания .

Исторически HYDSIM разрабатывался для моделирования систем впрыскивания дизелей. Сегодня HYDSIM хорошо применяется также для моделирования систем впрыскивания двигателей на бензине и на альтернативном топливе, систем смазки и т.п. Кроме того, охвачены новые устройства, такие как электрогидравлический привод клапанов и актуаторы. HYDSIM может использоваться для моделирования нескольких циклов привода форсунки и клапана, включая блоки управления.

Области применения

HYDSIM обычно применяется в следующих областях:

  • Системы впрыскивания дизельных двигателей
  • Common rail
  • ТНВД рядного типа
  • Насос-форсунки
  • ТНВД распределительного типа
  • Системы впрыскивания бензиновых двигателей
  • Непосредственное впрыскивание
  • Распределенное впрыскивание
  • Системы впрыскивания для альтернативных топлив
  • Электрогидравлический привод клапанов
  • Топливные системы низкого давления
  • Накопление и подача топлива
  • Наполнение / откачка
  • Гидравлические блоки управления, силовые приводы
  • Расходомеры для высокого давления

Особенности

Механика жидкости

  • Одномерные потоки жидкости, учитывающие нестационарное трение, гидравлическое сопротивление в каналах, загибах, резких расширениях и сужениях
  • Сжимаемые потоки жидкости, непостоянные свойства жидкости, несколько жидкостей (задается базой данных)
  • Усовершенствованные модели течения (МакКормак, Годунов)
  • Распространение волн в трубах

Рис. 1. HYDSIM модель форсунки Common rail и анимация истечения из сопла

Эластичные трубы и объемы

  • Утечки через зазор между поршнем и цилиндром (ламинарное течение)
  • Модули двухфазных сред в трубах и объемах
  • Модели внутреннего/наружного течения различной сложности в соплах форсунок

Рис. 2. HYDSIM модель электрогидравлического привода клапана ( EHVA )

  • Кавитация в отверстиях и соплах форсунок
  • Эмпирические модели для моделирования струй
  • Граничные условия: расход или давление

Механика твердых тел

  • 2-мерное движение твердых элементов (перемещение и вращение вдоль двух осей)
  • Упругие элементы (плечи коромысла, цилиндрический толкатель) для блока форсунок, приводов клапана и других механических приводов
  • Нелинейные свойства жесткости и демпфирования механических соединений (с контактными потерями)
  • Динамика электромагнитных клапанов с внутренней/внешней моделью расчета магнитной силы
  • Срабатывание и гистерезисный характер пакетных пьезоэлектрических приводов
  • Граничные условия: скорость или ход кулачка (в 3-х направлениях)

Гидравлические и механические элементы

Элементы объединены вместе согласно их математическим моделям и функциональности. В распоряжении находятся следующие группы элементов:

  • Граница ( гидравлическая , механическая )
  • Кулачок ( профиль , тарелка )
  • Рычаг (плечо коромысла, цилиндрический толкатель)
  • Твердое тело (масса, вал)
  • Поршень ( стандартный , SID)
  • Объем (одно- и двухфазный)
  • Линия (5 моделей с учетом волновых явлений)
  • Насос (роторный, плунжерный )
  • Утечки ( кольцевой зазор )
  • Канал (впускной/ отсечной , распределитель)
  • Клапан (нагнетательный, обратный)
  • Дроссель (2-х и многопозиционный)
  • Соленоид (якорь)
  • Пьезоэлемент (пакетный, усилитель)
  • Отверстие (стандартное, кавитационное)
  • Сопло (углубленное, vco , специальное)
  • Игла (стандартная, TSI )

Рис. 3. Всесторонний 2D постпроцессинг результатов моделирования форсунки системы Common Rail

Связь с Matlab ® / Simulink ®

Рассчитанный на пользователя любой квалификации интерфейс, позволяет встраивать модели, созданные пользователем в Matlab ® , в модели HYDSIM . Его легко использовать для быстрой настройки моделей, например, системы впрыскивания и электронного блока управления. Интерфейс поддерживает :

  • Matlab ® API
  • модели Simulink ®
  • m- функции
  • Matlab ® DLL (динамические библиотеки из рабочей среды в режиме реального времени)
  • Различные типы входящих данных (внешние числа, внешние таблицы, свойства элементов и общие свойства)
  • Matlab ® исходные/полученные графики данных

Результаты

Каждый элемент имеет группу предварительно задаваемых типов результатов, которые (если они выбраны пользователем) хранятся в различных ASCII файлах (по умолчанию в GIDas формате). Результаты можно всегда просмотреть с помощью 2 D постпроцессора, встроенного в AVL Workspace

Для оптимизации работы сохраняются все файлы с промежуточными результатами. Результаты выводятся в зависимости от времени или (по желанию) domain от угла поворота коленчатого вала. Типичными результатами решения для гидравлических элементов являются :

  • Давление
  • Мгновенный расход (например, через форсунку)
  • Средний расход ( объемный , массовый )
  • Площадь поперечн. сечения потока
  • Сопротивление/коэф. расхода
  • Расход через утечки
  • Объемное содержание пара в двухфазном потоке
  • Характеристики газовоздушной смеси
  • Для механических элементов, типичные результаты решения:
  • Высота, скорость, ускорение подъема
  • Динамические силы и моменты
  • Упругие деформации и напряжения

Также возможно по эмпирическим формулам приближенно рассчитать угол распыла струи, размер капель и процесс испарения.

Обработка результатов (вывод графиков) выполняется с помощью интерактивного 2 D постпроцессора AVL Workspace , входящего в состав этого пакета программ. Это позволяет гибко и автоматизировано получать графики с помощью определенных предустановок (предлагаются с HYDSIM или устанавливаются пользователем), на сколько позволяют это сделать графики, диаграммы и т.п.

Результаты решения течения в форсунке, давления, характеристики струи и т.п. могут анимироваться с помощью 3D постпроцессора .

Связь с 3D CFD пакетами

Для более детального 3 D анализа распыливания струи, смесеобразования и сгорания граничные условия, такие как начало впрыскивания, подъем иглы, удельный массовый расход и т.п., должны быть предварительно известны. Они сохраняются в интерфейсных файлах модулей AVL FIRE истечения из сопла и факела распыла.

Преимущества

  • Гибкая технология моделирования пригодна для различных применений
  • Особенно пригодна для моделирования нестационарных процессов в системах высокого давления
  • Специальные элементы для различных систем впрыскивания
  • Встроенная 1D оптимизация системных параметров
  • Серии вычислений с любым количеством случаев и наборов данных
  • Анимация истечения из сопла
  • Интерфейс с 3 D CFD модулями AVL FIRE истечения из сопла и факела распыла
  • Интерфейс с Matlab ® / Simulink ® (совместное моделирование) и использование DLL
  • Надежность, доказанная многочисленными сопоставлениями с экспериментальными данными

  Главная 2008 г.