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Enregistrement W2096287727 · doi:10.4271/2008-01-1430

Steady and Transient CFD Approach for Port Optimization

2008· article· en· W2096287727 sur OpenAlexaff
Surendra Gaikwad, Kunal Arora, Vamshi Korivi, Su K. Cho

Notice bibliographique

RevueSAE International Journal of Materials and Manufacturing · 2008
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueVehicle emissions and performance
Établissements canadiensChrysler (Canada)
Organismes subventionnairesU.S. Department of Energy
Mots-clésComputational fluid dynamicsTransient (computer programming)Port (circuit theory)Computer scienceMechanical engineeringAutomotive engineeringEngineeringMechanicsAerospace engineeringPhysics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

The intake and exhaust port design plays a substantial role in performance of combustion systems. The port design determines the volumetric efficiency and in-cylinder charge motion of the spark-ignited engine which influences the thermodynamic properties directly related to the power output, emissions, fuel consumption and NVH properties. Thus intake port has to be appropriately designed to fulfill the required charge motion and high flow performance. While turbulence intensity and air-mixture quality affect dilution tolerance and fuel economy as a result, breathing ability affects wide open throttle performance. Traditional approaches require experimental techniques to reach a target balance between the charge motion and breathing capacity. Such techniques do not necessarily result in an optimized solution. Progress in development of Computational F luid Dynamics (CFD) tools, Design of Experiment (DOE) and optimization techniques combined with increased computational power led to the development of new methodologies over the past decade. Such advancements have the potential to deliver optimized solutions. Recent releases of engineering CAD packages, CATIA V5 and Pro-Engineer, enable both parametric modeling and associative design update. This paper demonstrates a coupling procedure of CFD with engineering CAD software using process integration and design optimization software (PIDO). CATIA V5, ICEM-CFD meshing tool and FLUENT-UNS CFD code were integrated to run through many port designs using ISIGHT. The automatic coupling was aimed at optimizing the port layout for a certain cost function such as flow restriction or charge motion, subject to manufacturing and packaging constraints. Accomplishing this task necessitates running the executables of various software using macros and scripts. This integrating methodology utilized best design practices for an intake port, and numerous numerical experiments were attempted. Based on the above mentioned DOE approach, a few designs were selected along with designs optimized based on charge flow and tumble (turning ability of flow). Further, a steady state analysis at full lift was performed with finer mesh to confirm the coarse mesh results. A sensitivity chart of flow and tumble with respect to each design parameter was derived so as to better understand the design parameter response on the combustion system. But the steady state approach has its own limitations. It has been shown in the past, high tumble during intake stroke necessarily guarantee high tumble/turbulence at ignition. After the intake valve closing, the chamber and piston shape play bigger role in preserving the tumble. To determine the effectiveness of optimized shape, it is essential to do transient analysis. The transient analysis allows the detailed analysis of the in-cylinder system with more realistic assumptions and boundary conditions. This leads to better understanding of the flow characteristic at various valve lifts as well as evaluation of significant quantities like turbulent kinetic energy (TKE) and tumble values at the ignition. This paper is a continuation of the effort initiated by Korivi et. al. [1,5] in terms of extending the optimization approach to transient analysis. In the present study, all the selected designs were further meshed using ES-ICE for the transient simulations. ES-ICE coupled with STAR-CD provides very prominent tool for moving mesh transient in-cylinder simulation. A novel approach was employed for faster turn around time in which chamber along with exhaust port was meshed only once and intake ports were meshed separately. Various parameters like turbulent kinetic energy, tumble ratio, valve curtain utilization area along with flow field inside the chamber were visualized.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,015
Score d'incertitude au seuil0,050

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0020,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0150,003

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,014
Tête enseignante GPT0,221
Écart entre enseignants0,207 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations28
Publié2008
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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