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内燃机性能仿真与应用北京理工大学机械与车辆学院韩恺2017-04-21PerformanceSimulationandApplicationofICE《内燃机性能仿真与应用》课程定位入门的引导以方法传输为主自主训练软件应用能力3一、目的与任务内燃机原理——内燃机性能仿真一体化研究性课程教学以《内燃机原理》部分教学内容为切入点，应用现代工程设计与分析工具，建立内燃机理论知识点与实际工程应用的有机联系，培养学生将离散的知识点形成系统性的知识链并加以综合利用的能力。学习世界汽车领域广泛使用的内燃机性能模拟软件的主要功能和使用方法，培养使用现代工程软件的能力。拓展知识领域，增强专业学习兴趣，以适应当前工程设计工作的需要，为今后的工作和学习奠定基础。4二、课程内容1、概述：工程设计和分析问题的一般内容，内燃机性能软件的分类、特点和一般结构。2、理论：内燃机性能分析的基础理论。3、软件功能：软件的基本组成、功能和示例，建模技术，有关选项的设置，结果后处理及分析技术。4、实例训练：运用所学软件功能，完成某一具体工程设计问题，完成设计分析报告。5三、讲课内容与学时分配周次时数授课内容教室8内燃机性能仿真基础理论信30020.5内燃机性能仿真课程和仿真软件简介0.5发动机热力学系统、模型1基本原理和方程内燃机性能仿真建模1GT-Power软件基本介绍，单缸发动机建模过程讲解和演示1单缸发动机建模过程讲解和演示93单缸发动机建模过程讲解和演示信30021仿真分析的一般步骤，模型计算与后处理，模型VV&A的方法10实践案例3：内燃机进气性能问题研究信30021结合软件讲解如何实现以下功能；11）汽油机：可变进气管长度，VVT，VVL，进气门数量2）柴油机：VVT，VVL，进气门数量2现场指导、答疑114针对实践案例3进行现场指导和答疑信4004（1和2班）信4008（3和4班）1）汽油机：可变进气管长度，VVT，VVL，进气门数量2）柴油机：VVT，VVL，进气门数量现场指导、答疑121对实践案例3进行课堂抽查——学生讲解和提问信30021学生讲解、老师点评实践案例4：内燃机性能特性问题研究2布置大作业——汽油机和柴油机性能分析132针对事件案例4进行现场指导和答疑信30022对实践案例4进行课堂抽查——学生讲解和提问学生讲解、老师点评6四、考核与成绩评定总成绩：50分（内燃机性能仿真与应用）平时成绩：10分（出勤和实践参与度）计算报告：40分（计算报告和答辩成绩）7四、考核与成绩评定以多缸汽油机模型和多缸柴油机模型为例按学号每班2组，共8组每人必须清楚本组整个计算任务完成过程每个案例完成后，按照要求完成计算报告每个案例抽查2组进行讲解和答辩每组汇报10-15分钟，10分钟提问时间结合所做题目对每人进行提问考试成绩分组成绩和个人成绩，个人成绩影响组成绩组成绩最终作为权重体现在每个人的成绩中8五、学习方法的指导听课，随讲随练实际操作，掌握软件的使用方法结合内燃机学，理论联系实际查阅文献，对新技术进行探索本课程的特点：技能的训练方法的掌握严谨的习惯9六、计算报告要求和提纲基本情况与团队成员实践案例具体实施方案仿真模型的建模过程计算结果与仿真分析必须严格按照计算报告的格式上交报告（纸质版和电子版）10七、分组情况案例题目：以4缸汽油机和6缸柴油机为例每个案例4个题目：但是参数不能相同1.内燃机进气性能实践案例汽油机：（1）VVT；（2）可变进气管长度。柴油机：（1）VVT；（2）VVL；2.内燃机性能特性实践案例（外特性分析）汽油机：（1）增压；（2）非增压。柴油机：（1）增压；（2）非增压。11七、参考文献内燃机原理GT-Suite用户手册内燃机性能仿真软件简介本课程涉及的性能仿真软件主要是一维性能分析软件内燃机性能仿真软件简介AVL-BOOST软件：发动机工作循环和气体交换模拟程序考虑管道内的一维气体动力特性准维燃烧模拟发动机稳态和瞬态工况的模拟使用BOOSTECU或与MATLAB的接口实现发动机控制策略的预测考虑到三维结构对流场产生的影响，具有与CFD分析软件AVLFIRE的接口对尾气净化装置的一维模拟进行声学分析，优化消音器的结构…内燃机性能仿真软件简介AVL-BOOST软件：内燃机性能仿真软件简介AVL-BOOST软件：内燃机性能仿真软件简介RicardoWAVE软件：WaveBuild——Wave的主要前处理程序，基于图形用户界面，用来建立发动机的流体分析网络模型；WavePost——生成仿真报告（以曲线和动画显示）的后处理工具；WaveKnowledgeCenter——帮助系统，包含WAVE所有组件的说明文档和使用教程；Wnoise——声学后处理工具程序，根据Wave计算结果进行进/排气和燃烧的声音品质分析，并可合成噪声的声音文件；WaveMesher——Wave的辅助前处理程序，提供快速将三维几何造型划分为一维计算网络模型功能的处理工具；Diesel3D——对具有简单燃烧室形状的柴油机，可进行缸内工作循环三维计算流体动力学仿真分析（内置CFD求解引擎），是进行缸内进/排气和燃油雾化，燃烧详细分析研究的工具组件。…内燃机性能仿真软件简介RicardoWAVE软件：菜单工具栏原件库模型模型标签工作区域状态栏内燃机性能仿真软件简介RicardoWAVE软件：流动类元件：环境气缸管道喷油器连接增压器阀门交叉管内燃机性能仿真软件简介GammaGT-Suite软件：GT-SUITE发动机/动力系统/车辆动力学仿真软件包GT-POWER发动机性能进、排气噪声控制策略GT-VTRAIN配气机构运动学动力学分析GT-COOL冷却系统分析热管理润滑系统分析GT-CRANK曲轴动力学分析机体振动轴承油膜GT-DRIVE动力传动匹配静力学运动学动力学混合动力控制系统GT-FUEL燃油供给系分析GT-SUITE-RT与硬件一起实现实时运行的功能硬件在环仿真GT-SUITE-MP内燃机性能仿真软件简介GammaGT-Suite软件：GT-POWER：发动机的性能，声学及控制模拟系统；GT-COOL：发动机热量管理及冷却系统分析；GT-FUEL：喷射系统压力及流动动力学系统；GT-DRIVE：交通工具及Powertrain模拟系统，动力传动系统部件动力学及驱动分析；GT-VTRAIN：阀机构的运动学、动力学、摩擦学及凸轮轴震动系统；GT-CRANK：机轴动力学、平衡、摇动力及轴承分析；GT-SUITEflow：流体耦合模块；GT-SUITEmech：机械耦合模块。内燃机性能仿真软件简介GammaGT-Suite软件：模型元件库工作区模型元件树模型浏览区工具栏内燃机性能仿真软件简介GammaGT-Suite软件：内燃机性能仿真软件简介GT-SUITE技术讨论群