AVL软件功能介绍

李斯特技术中心（上海）有限公司LISTTechnicalCenter(Shanghai)Co.,LtdNo.327RongqiaoRd.,JinqiaoExportandProcessingZone,Shanghai,201206P.R.ChinaTel:0086-21-58996900(Switchboard)Fax:[phone]AVL软件功能详细介绍一、AVL模拟分析软件目录(可点击相应软件链接)1发动机性能分析软件:Boost一维发动机工作过程循环模拟分析计算Fame自动网格生成器Fire三维CFD流体力学模拟分析计算2发动机结构分析软件:Excite非线性受迫振动模拟分析(发动机结构振动和噪音、弹性流体力学计算、曲轴动态计算、轴承油膜计算等)Glide活塞运动及机油消耗Hydsim喷油系统模拟分析计算Tycon配气机构模拟分析计算3整车分析软件:Swift通用三维CFD流体力学模拟分析计算Cruise整车性能模拟分析计算李斯特技术中心（上海）有限公司LISTTechnicalCenter(Shanghai)Co.,LtdNo.327RongqiaoRd.,JinqiaoExportandProcessingZone,Shanghai,201206P.R.ChinaTel:0086-21-58996900(Switchboard)Fax:[phone]二、软件模块功能简述1．AVLBoost软件功能及应用介绍应用AVLBOOST是一个功能强大，界面友好的发动机稳态和瞬态性能分析软件。它包含下述四个模块：1.BOOST发动机性能分析模块，可以进行z各种发动机草案的对比z针对发动机输出功率，扭矩和燃油消耗的要求进行发动机部件的设计优化，例如进气系统，排气系统，气门尺寸等。z优化气门正时和凸轮型线z增压系统的设计z考虑整车特性和驾驶员状况对发动机瞬态性能评价（加速/加载，减速/卸载）z燃烧分析工具，对试验测得的示功图进行分析得到气缸的放热率曲线z与优化软件ISIGHT的接口设置，进行发动机性能的优化方案的选择BOOST非线性声学模块（包含在基本模块之中）z使用非线性声学分析方法进行消音器的结构优化，这个模块中消音器与整机进行联合计算，因此得到的是发动机整机在特点工况下的进排气噪音2.BOOST线性声学分析模块：z使用线性声学分析方法对消音器的声学特性进行分析，这个模块对消音器单独建模，得到的是消音器的声学特性3.Boost尾气净化装置模块z对尾气净化装置（即各种类型的催化转化器和颗粒滤清器）的转化效率进行模拟分析，根据排放要求进行尾气净化装置的选型4.BOOST的热网络生成器模块(TNG)z可将发动机机体根据其传热特性生成各种格式的热网络模型，为整机热管理的分析提供基础模型在全球范围内，BOOST被多次成功地应用于发动机开发和优化设计过程中。说明AVLBOOST是一个为建立整台发动机的模型而开发的一套模拟程序。它可以模拟包括燃烧在内的发动机的整个工作循环过程。程序的标准版本包括以下内容：z基于WINDOWS技术的图形用户界面z交互式预处理程序，它包含了能够指导用户进行所需数据输入的模型编辑器z交互式后处理程序，能够对计算结果进行快速分析并且与试验台架数据进行对比,方便的结果数据报告z内容丰富的交互式帮助系统z对于管道流动进行一维模拟的高效模拟技术和其他发动机部件的高级模拟技术z提供将用户所编写子程序与BOOST程序的链接（需要FORTRAN编译器的支持）z利用后处理程序可对压力波等输出结果进行动画演示AVLBOOST友好的交互式图形界面系统可以使具有基本发动机循环模拟技术的用户在较短的时间内掌握由系统提供的所有功能，甚至毫无经验的用户在接受短暂的培训之后就能解决简单的问题。值得一提的是boost的各个模块（除了热网络生成器模块）都具有相同的前处理和后处理界面，从而保证用户在使用各个模块时建模和结果的分析方法都是基本相同的。包含下述元件：李斯特技术中心（上海）有限公司LISTTechnicalCenter(Shanghai)Co.,LtdNo.327RongqiaoRd.,JinqiaoExportandProcessingZone,Shanghai,201206P.R.ChinaTel:0086-21-58996900(Switchboard)Fax:[phone].管道和连接件2.气缸3.系统边界4.包括单向阀和旋转阀在内的各种流动限制5.容积腔和曲轴箱6.空气滤清器和冷却器7.汽油机燃油喷射器或化油器8.各种增压器：涡轮增压器，包括排气旁通阀和正向位移压气机9.电子控制模块（ECU）10.消声器11.应用于发动机控制的动态数据联接库(DLL)和MATLABTM接口12.与优化软件ISIGHT的接口13.尾气净化装置此外还可以定义大量的测量点。测量点可被定位于管道内部的任何位置，用来监测流动数据，但它不会对流动本身造成任何影响。系统中各个位置的实际气体组成通过求解每个物质成分的守恒方程来获得。计算气体特性时，同时考虑了未燃燃油，燃烧产物和新鲜空气的物理性质，因而可以保证能够准确处理EGR（废气再循环）问题。程序在对内燃机气缸建立模型时给予了特别的关注。除了常规曲柄运动之外，用户还可自定义活塞的运动。另外，尾气净化装置模块可对尾气净化装置内的物理化学现象进行快速准确的分析，为这个装置的优化开发提供理论依据。对于发动机瞬态特性的预测有下列模型可供选择：z关于油耗的各种模型z发动机和进排气系统的热惯性模型z各种实际工况下预测放热率和NOx的燃烧模型z基于压气机和涡轮特性图基础上的增压器动力学计算模型z允许用户在稳态和瞬态条件下模拟作为发动机控制装置的发动机电子控制模块ECU,动态数据链接库DLL和MATLABTM.z可以定义与发动机转速相关的瞬时扭矩,或者与车辆速度相关的路面负荷z可以定义排放测试循环的速度曲线z分析模拟尾气净化装置的起燃过程2)FIRE---发动机三维流动分析发动机三维流动分析软件可以求解昀复杂的进气道流动、内燃机缸内流动和详细的喷雾燃烧现象等。从而指导优化进气道形状、燃烧室结构、喷射参数和排放物生成的降低等。该软件是集前处理,求解器和后处理于一体的软件包,在同一界面能实现三维流动分析的全过程,有非常友好的用户界面.功能强大的求解器算法及主要物理模型•采用昀先进的以网格面为基准的适用于任意形状多面体网格的有限体积法求解技术•所提供的湍流模型中除通用的模型外，还有AVL提出的复合湍流模型－结合了k-ε模型的快速稳定性及RSM模型的高精度李斯特技术中心（上海）有限公司LISTTechnicalCenter(Shanghai)Co.,LtdNo.327RongqiaoRd.,JinqiaoExportandProcessingZone,Shanghai,201206P.R.ChinaTel:0086-21-58996900(Switchboard)Fax:[phone]•多相流模型在同类软件中具有昀高水平，体现在以下几个方面：o真正的“多”相：允许任意多个相并考虑相与相之间的相互作用；o可将多流体与VOF方法结合起来；o可处理考虑体积力的相变过程如淬火过程；o对两个或多相中每相的处理完全是公平的。例如：对每相的湍流模拟是独立的，同时又考虑各相间湍流的交互作用。o在穴蚀模拟方面有丰富的经验；o上述所有功能都适用于非结构化多面体网格，移动网格，rezone和旋转坐标•FIRE软件所带有的多个喷雾，燃烧模型适用范围之广，被认证的算例之多在同行是受到公认的。结合先进的多相流技术，FIRE不断推出新的更准确的喷雾模拟技术，如将喷嘴内多相流计算与缸内喷射模拟结合起来（详细）.•尾气后处理模型也是目前同类软件中功能昀为全面,使用昀为方便的.可用于三元催化转化器,颗粒捕集器以及选择性催化还原转化器的流动,化学反应及传热的仿真.典型应用a.冷却水套冷却水套模拟计算早已列入发动机开发过程的常规计算。对水套的优化分析包括：•如何分区生成网格以便于调整气缸垫孔径大小，快速实现流量分布的优化；•近壁网格层数的选取；•FIRE中有预设的针对水套的计算参数模板文件；•在准确预测热传导方面，除有对流换热模型，还考虑某些局部的沸腾换热，同时与通用有限元软件可直接耦合以计算出准确的传热和温度场；•先进的多相流模块使准确计算冷却水灌注的瞬态过程成为可能，这类模拟分析有助于预测水套中残存气泡的部位，以修改结构排除局部过热的隐患。b.柴油机缸内喷雾燃烧由于柴油机多采用螺旋式气道，在能给出适当的初始涡流比，初始湍流条件的情况下对缸内流动燃烧分析往往可从进气门关闭开始，这样就可避免在计算模型中包含进气道及气门运动，大大简化计算模型并缩短计算时间。针对不同规格柴油机设定初始条件等方面有大量的技术know-how,有些已写入手册，有些通过技术支持可确保用户获得。c.参数化的燃烧室优化工具带有多个参数化的燃烧室结构供用户选择,自动进行移动网格的生成,缸内瞬态流动喷雾燃烧的计算并自动生成对结果的分析报告。之后用户可直接在界面内改变燃烧室结构参数重新计算,以实现对燃烧室形状的优化.d.HCCI燃烧FIRE领先推出HCCI(均质压燃)燃烧模型，国内已有用户成功应用FIRE进行直喷式汽油机HCCI燃烧研究，其论文于2003年初在SAE上发表。e.发动机进排气系统由于采用先进的网格生成技术，静态进气系统的建模过程可在一小时内完成。排气管内除一般的流动传热分析外，FIRE还有专门的尾气处理模块对三元催化转化器内的流动，传热及排放物的转化进行模拟计算。国内也有FIRE用户成功进行催化器CFD模拟和试验研究。预设的应用模板李斯特技术中心（上海）有限公司LISTTechnicalCenter(Shanghai)Co.,LtdNo.327RongqiaoRd.,JinqiaoExportandProcessingZone,Shanghai,201206P.R.ChinaTel:0086-21-58996900(Switchboard)Fax:[phone]为适应一般工程师(缺乏CFD应用经验)的需要,AVL将几十年发动机流体分析的经验体现在一些典型应用的计算参数设置中,在求解器里预设了以下模板以保证这些典型应用的专业性和计算精度:•进气道•冷却水套•柴油机直喷燃烧分析•汽油机直喷燃烧分析2.1)先进的前处理FAMEPre-processing---自动网格生成器FAME里基于八叉树过程的自动网格生成工具可实现又快又稳定的网格生成。网格建立过程的算法对表面质量不敏感。只要表面的缝隙宽度不超过该处网格的大小，就不会影响网格的自动生成。FAME也提供了一系列修补工具，可对不符合要求的CAD数据进行修正。CAD数据一般通过STL接口读入。体网格则可以SWIFTv2，Nastran，Ideas和Star-CD的格式读入。网格种类和局部细化策略可由用户选择：可生成六面体，四面体或混合型网格，不同部分的网格可通过一一对应或任意交界面方式连接。一旦选定网格生成策略，网格建成后带有用户定义的贴体网格层数以确保计算结果的高精度。FAMEAdvancedHybrid这种网格生成工具有自动识别模型大小的功能，能有效地处理局部结构尺寸差别很大的模型，如对于模型的某些比起其它部位要小很多的部位它能自动识别到，并作相应的网格细化。AVL认识到CFD网格数目继续变得更大同时形状也更复杂，所以开发的FAME可实现高性能的并行处理以充分利用多处理器计算机的优势，这样巨大数目网格的生成都可作为日常工作进行。2.2)杰出的后处理功能IMPRESSIMPRESS包括了所有实现快速及高质量地显示评估结果的工具。重要的功能有：动态平移切面，多切面/多变量选择，阴影，透明，对表面加纹理及进行渲染，加阴影的矢量，表面流线，先进的颗粒跟踪，用于在数分钟内制作动画的电影导演。3)SWIFT---通用CFD软件SWIFT是多用途