Počítačová simulace spalovacího motoru

Transkript

Počítačová simulace
spalovacího motoru
software Wave
Zpracoval: Pavel BRABEC
Pracoviště: KVM
Tento materiál vznikl jako součást projektu In-TECH 2, který je
spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR.
In-TECH 2, označuje společný projekt Technické univerzity v Liberci a jejích
partnerů - Škoda Auto a.s. a Denso Manufacturing Czech s.r.o.
Cílem projektu, který je v rámci Operačního programu Vzdělávání pro
konkurenceschopnost (OP VK) financován prostřednictvím MŠMT z Evropského
sociálního fondu (ESF) a ze státního rozpočtu ČR, je inovace studijního programu
ve smyslu progresivních metod řízení inovačního procesu se zaměřením na rozvoj
tvůrčího potenciálu studentů.
Tento projekt je nutné realizovat zejména proto, že na trhu dochází ke zrychlování
inovačního cyklu a zkvalitnění jeho výstupů. ČR nemůže na tyto změny reagovat
bez osvojení nejnovějších inženýrských metod v oblasti inovativního a kreativního
konstrukčního řešení strojírenských výrobků.
Majoritní cílovou skupinou jsou studenti oborů Inovační inženýrství a Konstrukce
strojů a zařízení. Cíle budou dosaženy inovací VŠ přednášek a seminářů,
vytvořením nových učebních pomůcek a realizací studentských projektů
podporovaných experty z partnerských průmyslových podniků.
Délka projektu: 1.6.2009 – 31.5. 2012
Počítačová simulace spalovacího motoru - software Wave
Známé softwary umožňující simulaci spalovacího motoru
• software od firmy AVL(BOOST, CRUISE, FIRE, …)
• software od firmy LOTUS ENGINEERING
• software od firmy Gamma Technologies
• software od firmy Ricardo
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ
Software firmy AVL
https://www.avl.com/web/ast/products
Software firmy AVL
• nabízí komplexní řešení 1D a 0D
• simulační nástroj použitelný pro
návrh spalovacího motoru (od
konceptu až po fázi kalibrací)
• analýza jednotlivých částí nebo i
celého systému
• může být propojen s FIRE (detailní
3D řešení) nebo pro dráhovou
simulaci (Vehicle System a
Driveline Analysis)
Software firmy AVL
Software firmy AVL
• komplexní simulační nástroj pro
celé vozidlo (celý hnací systém)
• umožňuje řešit konvenční vozidla,
ale např. i hybridy popř.
elektromobily
• podrobná analýza toku energie
• efektivně řeší řídicí systém vozidla
z hlediska účinnosti, spotřeby
paliva, emisí, výkonu a jízdních
vlastností
• efektivní nástroj pro optimalizaci
citlivostní analýzu
Software firmy AVL
Software firmy AVL
Software firmy AVL
• zaměřený na řešení proudění u
spalovacích motorů (CFD)
• komplexní výpočet dynamiky
kapalin (3D)
Software firmy AVL
Software firmy AVL
• řešení akustiky pohonných
jednotek, návrh a kontrola
mechanických částí motoru =
klikový mechanismus (kliková
hřídel, ložiska, píst, pístní čep,
pístní kroužky, vložka) – řešeno
včetně hydrodynamického efektu a
kontaktu s mazacím olejem),
ventilový rozvod (včetně pohonu)
• řeší stacionární podmínky i
přechodové děje
Software firmy LOTUS ENGINEERING
 Lotus Engine Simulation (LES)
 Lotus Vehicle Simulation (LVS)
 Lotus Concept Valve Train (LCVT)
 Lotus Concept Crank Train (LCCT)
 Lotus suspension analysis (RAVEN) and (SHARK)
www.lotuscars.com/engineering
Software firmy LOTUS ENGINEERING
www.lotuscars.com/engineering
Software firmy Gamma Technologies
GT-SUITE
- softwarový nástroj pro
modelování a simulace
systémů v automobilovém
průmyslu
- založen na multi-fyzikální
platformě a nabízí vyšší
úroveň (vlastní toolboxy)
- obsahuje modul GTPower
- nabízí moduly pro řešení
různých analýz
• Engine performance modeling (including combustion and
turbocharging)
• Analysis of measured engine cylinder pressure (combustion profiles)
• Exhaust aftertreatment
• Acoustics of intakes and exhaust
• Sil, HiL and Real-Time simulation of engine, vehicle, and cooling
• Vehicle dynamics (drive cycles, drivelines)
• Hybrid and electric vehicles, fuel cells
• Cooling systems and vehicle thermal management
• Underhood cooling module analysis (3-D solution with COOL3D)
• AC and Rankine Two-Phase Flow (AC, Rankine)
• Lubrication circuits and bearings
• Fuel injection systems
• Hydraulics and pneumatics (valve actuators, brakes, steering, power
hydraulics)
• Valvetrain/Camshaft kinematics and dynamics
• Cranktrain kinematics and dynamics (balancing, engine bearings
and mounts)
• Crankshaft durability and fatigue
• Chain, gear and belt system dynamics (timing drives)
www.gtisoft.com
Software firmy Ricardo
www.ricardo.com
Wave
– simulace 1D motoru a
dynamika plynů
– obsahuje:
•
•
•
•
•
•
Engine Performance
Acoustics and Noise
Combustion and Emissions
Thermal Analysis
Dynamic System Control
WAVE-RT – simulace Real
time, vývoj algoritmů řízení
(SIL a HIL)
• 1D/3D CFD Co-Simulation
Vectis
- dynamika kapalin (3D)
- proudění tekutin ve
vozidle a motoru
• Aplikace
• proudění ve válci (vzduch,
přípravy směsi)
• spray dynamika
• model spalovací
• sání a výfukový systém
• možnost 1D/3D (snadný
přechod)
• chladicím okruh
• vstřikování paliva
• ventilátory
• model varu a kavitace
ENDYN
3D nástroj pro návrh:
• předpověď
mechanického zatížení
motoru
• kliková hřídel (torze,
ohyb, ložiska)
• akustická optimalizace
• kliková skříň (životnost)
VALDYN
dynamická a
kinematická analýza
ventilového rozvodu
FEARCE
metoda konečných prvků (speciální
prostředí pro motory a vozidla)
• termální analýza (zatížení možno
zadat přímo z modelů CFD)
• trvanlivostní analýza
• životnostní analýza
• strukturální optimalizace
• snadné zadávání zatížení
• …
PISDYN
• 3D simulační balíček
• dynamiky pístu a ojnice
• montážní analýza
• optimalizace pístu a
vložky
• vliv vyosení pístního
čepu a pláště pístu
• model pro opotřebení,
zadírání pístu, mazání
pístu
• studie kavitace
RINGPAK
• moderní 2D simulační balíček pro predikci
• optimalizace
• snížení tření
• diagnostika
• dynamika pístních kroužků
• hydrodynamické modely
• modely mezního mazání
• rozšířené modely spotřeby oleje
• okrajové podmínky lze přenést z ostatních
simulačních nástrojů (3D efekty včetně
sekundárního pohybu pístu z PISDYN a
deformaci vrtání z FEARCE)
SABR
• nástroj pro proces návrhu
hřídelů, převodů a ložisek
• citlivostní studie
• reálné příčiny poruch
• detailní modelování přenosu,
uložení a velikosti zatížení
Základy modelování - úvod
Zdroj: prof. Macek, ČVUT
Zdroj: prof. Macek, ČVUT
Měření neposkytuje všechny
veličiny nutné pro pochopení
probíhajících dějů. Tyto veličiny
jsou možné získat pouze
výpočtem.
 0-D simulace nepopisuje
dynamické jevy v sacím
potrubí (tlakové pulsace)
 při
„ladění“
výkonových
parametrů je třeba užít 1-D
modelování
Zdroj: Ing. Páv, Ph.D.; ŠA
Nutnou, ale ne postačující rovnice pro řešení 0-D
systémů:
1) rovnice zachování energetického toku
2) rovnice zachování hmotnostního toku
3) stavová rovnice plynu
WAVE
• vyznačuje se obecně 0-D přístupem pro simulaci
pracovního oběhu ve válci motoru
• venkovní části jako kanály, sací a výfukové
potrubí se modeluje 1-D přístupem
To umožňuje sestavení velmi komplexního simulačního modelu
motoru, který plně akceptuje rozměry skutečného motoru (vrtání,
zdvih, kompresní poměr, rozměry sacího a výfukového potrubí,
parametry vstřikovače paliva atd.) včetně časování ventilového
rozvodu.
WAVE
• Verifikace modelu (řadový tříválcový zážehový motor Škoda Auto
1.2) prokázala využitelnost simulačního modelu v SW WAVE.
• Je však mít na paměti, že vstupním parametrem je charakter
hoření směsi ve válci motoru a ten lze získat jen experimentem.
DI injector
Catalyser
Throttle
Intake
manifold
Exhaust
manifold
WAVE
pe
computed
1
0
70
70
60
60
50
50
torque [Nm]
6
5
4
3
2
torque [Nm]
pi
40
30
20
computed
10
experimental
1,7
1,9
air excess [1]
2,1
2,3
1,5
1,7
1,9
2,1
air excess [1]
30
20
computed
experimental
0
-150
2,3
-125
-100
computed
8
7
6
5
pe
40
4
3
2
1
experimental
50
pi
computed
30
20
experimental
0
-150
-125
-100
-75
start of injection [deg CA] (TDC= 0deg CA)
10
0
0
0,1
-75
start of injection [deg CA] (TDC = 0deg CA)
60
pressure [bar]
1,5
40
10
experimnetal
0
pressure [bar]
pressure [bar]
8
7
0,2
0,3
volume [dm3]
0,4
0,5
Ukázka modelu – čtyřválcový zážehový motor včetně kompletního výfukového potrubí
Ukázka modelu – čtyřválcový vznětový přeplňovaný motor
Ukázka modelu – čtyřválcový zážehový motor
Ukázka modelu
1-D přístup (potrubí, kanály)
Ukázka modelu
Ukázka modelu
Ukázka modelu
0-D přístup (simulace pracovního oběhu ve válci motoru)
Ukázka modelu
Ukázka modelu
Ukázka modelu
Ukázka modelu
Post-processing (výsledky simulace)
animace
závislost na poloze KH
závislost na rpm
Děkuji za pozornost.

Počítačová simulace spalovacího motoru

Transkript

Podobné dokumenty

Tato stránka ke stažení ve formátu PDF

M¥°ení statické p°esnosti GPS s £ipem SiRF III Daniel Bárta

Pohonná jednotka nekonvenčního ultralehkého letounu

MX-M950

DIAGNOSTICKÝ SOFTWARE pro automobily značek Opel, Vauxhall

Epoxidové disperze ve stavebnictví - Ústav stavebního zkušebnictví

KONCEPT PŘEPLŇOVANÉHO PLYNOVÉHO MOTORU

finále 1.AVL Brno

Informační brožura - Vědeckotechnický park Roztoky

Technical Occurrence Report Form

zkoušky krytí IPX9K

Palazzetti - italské zahradní krby

Nová licence: Upgrade z 18: Upgrade z

Maple 2016 – státní instituce (CZ)

Carismo - canis

rocenka 2013 yearbook 2013 - Sdružení automobilového průmyslu