PDF《汽车空气滤清器进气阻力分析》

6 0%,

8 0%,

1 0 0%,

1 2 0%分别进行测取. 空气滤清器在空载和负载情况下 进气阻力与流量( ) 的变化关系, 如图3所示. 由图3可知: 随 着进气量的增加, 进气阻力呈抛物线关系增长;

在负载工况下, 增加趋势更加明显, 壳体本身所引起的进气阻力占主要部 分. 因此, 合理的结构设计对于降低进气阻力至关重要. 应用最小二乘法对数据进行拟合, 可得进气阻力与流量 的关系式: 1)负载时, Δ r=0.

0 3

26 2 +1.

3 5

51 ;

2)空载 时, Δ r=0.

0 2

72 2 +0.

0 4

17 . 入口截面压力的分布云图, 如图4所示. 由图4可知: 空气滤清器内部压力呈现递减趋势. 空气从进

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2 第3期 袁志群,等:汽车空气滤清器进气阻力分析 气口进入上壳体以后, 在正对入口截面的上壳体壁面上, 气流受到阻滞, 速度下降, 压力上升. 因此, 出现 局部的压力升高. 结合图3数据分析可知: 气流在空气滤清器内部流动过程中, 压力损失主要来自于壳 体本身, 滤芯所占比重较小, 并且随着流量的增加, 趋势越明显. 空气滤清器的三维流场, 以及入口截面速度云图与流线图, 分别如图5, 6所示. 由图5, 6可知: 空气 滤清器内部流场主要存在2个涡系, 分布在上壳体中, 分别在平行和垂直于滤芯平面的截面上;

涡系的 存在使气流不能顺畅地通过滤芯, 并且滤芯表面的速度分布不均匀;

进气管与壳体过渡部分为直角, 气 流从进气管进入后, 存在局部的分离涡系;

下壳体气流平均速度偏小, 不能及时从出气口流出. 这些因素 都降低了进气效率, 造成进气阻力偏大. 图4 入口截面压力分布云图 图5 空气滤清器三维流场 F i g .

4 P r e s s u r ed i s t r i b u t i o no f i n l e t s e c t i o n F i g .

5 3 Da i r f l o wo f a i r f i l t e r ( a )速度云图 ( b )流线图 图6 入口截面速度云图与流线图 F i g .

6 V e l o c i t yc o n t o u ra n df l o wc h a r to f i n l e t s e c t i o n 图7 空气滤清器结构参数示意图 F i g .

7 S c h e m a t i cd i a g r a mo f t h es t r u c t u r a l p a r a m e t e ro f t h ea i r f i l t e r 从以上分析可知, 空气滤清器上壳体涡系较为复杂, 下壳 体平均速度偏小, 因此, 进气效率低, 进气阻力偏大. 2.

2 空气滤清器结构参数对进气阻力的影响 空气滤清器结构参数示意图, 如图7所示. 以下将主要从对 上下壳体流动特性影响较大的进出气口结构参数入手, 分析进 出气口结构参数, 如进出气口面积比( 犁1/犁2) 、 进气口圆角半径 ( 1) 和出气口圆角半径( 2) 对进气阻力的影响规律, 结果如图 8所示. 2. 2.

1 进出气口面积比 保持进气口截面积犁

1 不变的情况 下, 改变出气口犁

2 的大小, 分析空气滤清器在额定空气流量工况下进气阻力随进出气口面积比变化规 律, 如图8 ( a ) 所示. 由图8 ( a ) 可知: 随着进出气口面积比的增加, 空气滤清器在空载和负载情况下进气 阻力基本呈线性趋势增加. 这是因为进出气口面积比越大, 出气口面积相对较小, 气流从出气口流出不 顺畅. 因此, 在结构设计时应该尽可能加大出气口面积, 提高空气滤清器进气效率. 由图8 ( a ) 还可知: 进出气口面积比变化对滤芯的阻力基本无影响. 此外, 进出气口面积比由1. 5减 小为0. 8, 相应的出气口面积增加8 9. 8%, 则空气滤清器空载时进气阻力降低4 9. 6%, 负载时进气阻力