案例分享 | 基于CFD的进气过滤器仿真分析
进气系统是车辆的重要组成部分, 进气系统的性能影响着发动机和整车性能.。不合理的进气系统设计导致进气阻力较大, 发动机燃油经济性变差。
本文基于计算流体动力学( CFD) 方法，对进气系统进行整体仿真, 计算出进气系统三维湍流流场，考察内部流场内压力、流速的分布情况，为设计的合理性提供依据。
基于CFD的进气过滤器仿真分析
CFD建模
1、网格划分
过滤器入口部分模型网格 处理方式
2、物性参数
流体介质采用常温下的空气，其流体物性参数如下：
空气：密度1.205kg/m3；
粘度：1.7894e-05 Pa*s。
3、边界条件
（1）出入口条件
（2）湍流模型
由于箱体内可能存在较强的旋转流，湍流模型采用可实现的k-ε模型（realizable），并在入口区域设置5%的初始湍流强度。
（3）壁面边界条件
风机流道四壁均设置为较为光滑壁面。壁面采用无滑移边界条件，近壁处理采用标准壁面函数。
4、多孔介质模型
多孔介质模型是一种流场简化计算方法，这种方法只考虑流体流经某多孔区域后，流动参数（如压力、速度、温度等）等变化，而不关注这种变化引起的原因，因此，这种只求结果，不求过程的计算方法，能够较好地模拟像空气滤清器、散热器栅格、岩石渗流等孔隙结构，而不会引起由于真实模型单元规模的庞大而造成的计算困难。
上式（1）中，1/α和C2分别为在多孔介质模型定义中的粘性阻力系数和惯性阻力系数。
粘性阻力系数1/α和惯性阻力系数C2的求取方法如下：
设计系列实验，获取多孔介质的速度-压力数据。
根据式（1），设压降-速度的关系方程为： 
将第一步中的压力、速度数据代入公式（2），即可求两系数。滤芯的实验测试数据如下： 
根据上表，可以将流量除滤芯过流面积，得到滤芯名义速度和压降关系。 
据上表，拟合出关系式如下：
可计算得到：
粘性流动阻力系数：1/α= 4.42e-7
惯性流动阻力系数：C2=315
5、求解计算
采用Fluent17.0中基于压力的定常求解器。
基于CFD的进气过滤器仿真分析
分析结果
以下为额定进气量为528kg/h的计算结果及各个控制断面压力值。
出口断面 速度云图
