过去一年，我在霍克岭系统（Hawk Ridge Syst亚博全网首页登录ems）度过了我2000年大众甲壳虫TDI的南加州顾客。旅程很棒，里程也是如此。不幸的是，我注意到这辆车在低RPM处经历了功率损失，这是1.9升涡轮柴油发动机不应该有问题的。
经过一番研究，我遇到了一个建议，即由于多年的烟灰堵塞了进气歧管，可能会引起电力损失。
不幸的是，删除AN/或更换摄入量可能会花费数百美元和数小时的劳动。所以，虽然扎实的作品通常用作设计工具，我决定对摄入量进行建模，添加一些碳的积累，并将这些潜在的疾病状态与计算流体动力学能力进行比较SolidWorks流量模拟看看这是否值得花时间和费用。
建模摄入量
首先，我需要一些几何形状，因此我首先查找一些图像，以便可以创建.sldprt文件。
为了准确的几何形状，我可以部分拆卸我的引擎，并用一个ARTEC 3D扫描仪，但这将在这里打败目的。取而代之的是，我能够使用多个草图配置文件和“中心线参数”选项对实心工程中的进气管进行建模。
经过几个小圆角和其他功能后，主形状几乎完整。最后的任务是添加外壳功能以挖空身体，然后进行一些完成的触摸，例如安装法兰和孔。
SOLIDWORKS流量模拟可以分析任何实体几何形状，甚至可以分析诸如步骤或IGE之类的文件类型，因此该固体模型从一开始就几乎可以进行分析。这只是单击工具>加载项并检查左侧的适当框的问题。
由于我只关心该歧管内部的气流，因此内部分析是适当的，这意味着使用Create Lids工具或一些挤压boss，唯一需要的几何准备是密封入口和气缸端口处的开口特征。这些盖子将允许SolidWorks流量模拟要识别模拟的流体体积，并在定义分析的边界条件时也将为我提供一个点击的位置。
我可以通过使用SolidWorks Flow Simulation检查几何工具来验证我的设置，并单击显示流体量：
为了确定我的摄入量是否被堵塞，我将首先运行模拟，假设我的汽车很干净，使用一些我在Scangauge II发动机监控设备中观察到的数据（例如歧管气压）。
确定输入条件
涡轮增压发动机的原理是涡轮压缩机可以增加进入燃烧室的空气密度。额外的空气分子也意味着也可以注入更多的燃料，从而产生更多的动力而不会增加更多的位移。
但是，如果进气歧管中的碳积聚增加了额外的阻力，但是涡轮增压将需要使用更多的压力输出来克服这些损失，并且不会使空气致密，从而导致功率损失。然后，我的模拟目标是检查该密度，或更具体地说，是进入发动机的质量流量。
开始我的模拟是单击项目向导设置研究基本条件的问题，例如流体（空气）和环境条件（默认情况下，是海平面的标准温度和压力，也称为STP）。
执行任何模拟的挑战的一部分是确定哪种边界条件最能代表现实世界。我应该尝试定义入口的速度吗？如果是这样，我将输入哪个数字？值得庆幸的是，我有一些来自大众发动机规格的信息以及我的Scangauge II引擎监控工具的实时数据。
发动机的位移为1.9升，这意味着使用一些简单的算术，我们可以计算出发动机速度的空气流量。在2,200 rpm时，每分钟可工作4,180升，我可以直接输入出口量流量状态SolidWorks流量模拟可自定义的单元。
在歧管的入口处，我可以定义一个压力条件，以模仿涡轮压缩机提供的增强量。通过在开车时查看我的Scangauge II，我观察到，在80的空气温度下，这在33 psi左°f。我还知道，大众ALH发动机上的压力传感器与试验管相似，这意味着它测量了总压力（也称为停滞压力），该压力占流体的速度和密度。SolidWorks流量模拟让我也可以直接输入该类型的条件。
有了这些设置，并且应用了一些表面目标来测量插座的关键结果，我可以运行分析。从求解器窗口开始，我可以观察到模拟以大约636 kg/hr的空气质量流速完成。同样，我可以看到空气密度约为2.53 kg/m3，是海平面正常空气密度的两倍以上！
我还可以使用视觉结果（例如切割图）来检查其他结果，例如速度和相关的流量向量，使我相信自己的假设是正确的。在这种情况下，我可以看到肘部弯曲周围有些旋转，以及歧管后部的一些死区。有趣的是，我还可以在这里看到，四个发动机圆柱体中的每一个的气流并不特别均匀 - 这可能可以改善道路。
在SolidWorks内使用设计验证功能
熟悉计算机仿真工具的工程师可能会使用每次创建不同设计时必须开始新分析的想法。即使在所有工作之后，我们已经完成了以确保模拟具有现实的假设，重复设置点击也将是我们时间的不良利用。幸运的是，由于Solidworks Flow模拟的CAD集成，这是不必要的。
比较肮脏和干净的进气口所需的唯一额外工作是创建我的零件文件的新配置，并添加某些功能来表示烟灰。扎实的作品也使该过程变得容易。单击“添加配置”后，我决定在进气口的内部面孔上制作表面偏移功能，然后进行增厚功能，这将使我轻松地通过修改单个维度来更改道路上的烟灰堆积。
现在，烟灰几何形状已经到位，我可以返回“流仿真分析”选项卡，并使用克隆命令将我的项目（带有所有预期设置）复制到此新配置。保留了我所有的设置和边界条件，这意味着我可以立即单击“运行”以解决此新分析。
完成后，我可以检查所有与以前相同的结果，但是我真正的兴趣是与清洁设计相比是否有任何变化。这是使用比较结果功能的绝佳机会，该功能可以显示这些模拟的目标和结果图。
当我检查结果时，我可以看到，由于歧管的横截面区域的减少，碳累积的摄入量大大增加文丘里效应。可能较少的预期是，空气的密度以及发动机的质量流量仅下降了约15公斤，仅变化约2.3％。这表明涡轮（33 psi）提供的压力量仍然足够高，可以克服该碳堆积的额外压力并相应地压缩空气。
但是，在较高的流速下呢？也许在TDI电动机的RPM范围的顶端，烟灰的堆积实际上是一个问题。2000年甲虫红线的ALH发动机在5,000 rpm左右，这是驱动我们原始出口体积流量假设的条件，测试这种情况是一件容易的事。我们可以再利用克隆命令两次（每次清洁和肮脏的进气口），将出口流量值增加到9500 l/min。然后，我可以使用批处理运行功能同时运行这些新项目，并在完成后重新访问比较工具。
现在有所不同！At 5,000 RPM adding the restriction from the carbon soot drops the mass flow rate of air by nearly 10 percent, which suggests that the turbo compressor simply can’t generate enough boost pressure to both compress the air and move it through the clogged intake at this rate.
这是我的汽车麻烦的根源吗？当然，只有一种方法可以肯定，但是我注意到的大多数功率损失都处于RPM范围的低端，这是我首先以2200 rpm开始初始测试的原因。我的模拟只是证明，即使我的摄入量确实被堵塞，这可能不是我在开车时注意到的问题的原因。
基于这些信息，我进行了更多的研究，并确定另一个可能的罪魁祸首可能是涡轮增压器中的粘性叶片，可以防止其自由旋转，这一问题可以更轻松地修复。感谢我从中获得的见解SolidWorks流量模拟，我避免取代我的进气歧管，这为我节省了至少几百美元和一个星期六的下午。
当然，如果我决定开发新的售后市场摄入量，那么这样的仿真可能会变得更加有价值。诸如流轨迹图之类的详细结果使我相信改变歧管几何形状可能会消除进气中的某些死区，并在高流速下减少空气密度损失。我什至可以利用参数研究功能自动运行我的模拟并调整某些部分维度，直到找到反向压力最小的形状为止。然后我可以将优化设计直接导出到3D打印机进行一些最终的现实台式测试，甚至可能是一次销售。
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