AVL-boost使用示例

例子 4.0版本 2002.5

Boost 4.0发行记录 联系方式如下： AVL股份有限公司清单 A-8020 Graz Hans-List-Platz 1 电话: +43 316 787-1615 传真: +43 316 787-1922 E-Mail: boost_support@avl.com 网址: http://www.avl.com

修订 日期 版 本 文本号 A 2002年5月3日 4.0版 01.0105.0431 版权 ? 2002, AVL

版权所有。未经允许任何出版社不得出版，转载，转录，或以任何方式和名义翻译成任何语言或计算机语言。本书说明了如何去运行BOOST软件。这个软件并不能得到所有的一维气体动力学所要求的成功解决方案。用户有责任适当的运用这个软件，而这取决于用户的知识储备和对于气体动力学的理解能力。这个软件和文件在\基础之上被独自地分配。对于他们的质量和表现的全部风险和用户联系在一起。被软件或这份文件证明使用不当的用户，其要承担所有的必需修护，修理或订正的整个费用。AVL和它的经销商将不会有义务承担因为在使用软件中出现的问题而造成的直接的，间接的损害，即使他们有如此损害的可能。 所有提到的商标和注册的商标被其对应的所有者拥有。 目录

1. 介绍 _________________________________________________ 1-1

1.1. 范围____________________________________________________________1-1 1.2. 用户权限 _____________________________________________________1-1 1.3. 符号 _____________________________________________________1-1 1.4. 结构 _____________________________________________________1-2 1.5. 文件_________________________________________________________1-2 2. 4 5000 转速／秒运行的发动机汽缸模型______________________ 2-1

2.1. 模型设计______________________________________________________2-1 2.2. 普通数据输入_________________________________________________2-4 2.3. 主要数据输入__________________________________________________2-8 2.3.1. 汽缸___________________________________________________________2-8

1

2.3.2. 空气洁净器__________________________________________________ 2-15 2.3.3. 催化剂_______________________________________________________ 2-16 2.3.4. 注射器 ______________________________________________________ 2-17 2.3.5. 系统分界____________________________________________________ 2-18 2.3.6. 压力 ____________________________________________________ 2-19

2.3.7. 接点 _________________________________________________________ 2-20 2.3.8. 限制 _____________________________________________________ 2-22 2.3.9. 管道 ______________________________________________________ 2-23 2.3.10. 测点_____________________________________________________ 2-26 2.3.11. 体积率的涉及点_____________________________________________ 2-27 2.4. 仿真模拟_______________________________________________________ 2-27 2.5. 后处理____________________________________________________ 2-28 3. 系列计算的情况_______________________________________________ 3-1

3.1. 引入新参数______________________________________________________3-1 3.2. 仿真模拟_________________________________________________3-7 3.3. 后处理_____________________________________________________3-8 4. 涡轮增压柴油发动机_______________________________________ 4-1 4.1. 模型设计___________________________________________________4-1 4.2. 普通数据输入_______________________________________________4-2 4.3. 主要数据输入________________________________________________4-4 4.3.1. 汽缸 ______________________________________________________4-4 4.3.2. 空气冷凝器________________________________________________4-8 4.3.3. 涡轮增压器_______________________________________________4-8 4.3.4. 4.3.5. 4.3.6. 4.3.7.

系统分界__________________________________________________4-9 压力 _____________________________________________________ 4-10 管道 ________________________________________________________ 4-11 测点_____________________________________________________ 4-12

4.3.8. 体积率的涉及点_____________________________________________ 4-13 4.4. 仿真模拟____________________________________________________ 4-13 4.5. 后处理_________________________________________________________ 4-13 5. 实例文本______________________________________________________ 5-1 5.1. 动画 _________________________________________________________5-1 5.1.1. 2t1anim.bwf____________________________________________________5-1 5.2. 燃烧 __________________________________________________________5-1 5.2.1. 4t1burn.brn ________________________________________________5-1 5.3. 燃烧模拟______________________________________________________5-1 5.3.1. 4t1quad.bwf __________________________________________________5-1 5.3.2. tcimcc.bwf ____________________________________________________5-3

2

5.3.3. hirtci.bwf _____________________________________________________5-4 5.4. 压燃_________________________________________________________5-4 5.4.1. tcicalc.bwf_________________________________________________5-4 5.5. 外部_____________________________________________________5-4 5.5.1. AVL CRUISE______________________________________________5-4 5.5.1.1. ottocruise.bwf___________________________________________5-4

5.5.2. AVL FIRE _______________________________________________________5-4 5.5.2.1. r6o312.bwf ___________________________________________________5-4 5.5.2.2. FIRE_manifold.bwf _____________________________________________5-5 5.5.3. 用户_________________________________________________________5-6 5.5.3.1. 2plenums.bwf _________________________________________________5-6 5.5.3.2. 4t1usc.bwf ________________________________________________5-6

5.6. 气体动力学______________________________________________________5-7 5.6.1. replcalc.bwf ____________________________________________________5-7 5.6.2. laval.bwf ____________________________________________________5-7 5.6.3. shock_tube.bwf _________________________________________________5-7 5.7. MATLAB ______________________________________________________5-8 5.7.1. 应用程序编辑接口 _________________________________________5-8 5.7.1.1. c_4t1calc_api_mdl.bwf, c_4t1calc_api_m.bwf ____________________5-8 5.7.2. MATLAB 动态链接库__________________________________________5-9 5.7.2.1. 4t1calc_dll.bwf ___________________________________________5-9

5.7.3. 系统函数____________________________________________________ 5-10 5.7.3.1. monitor.bwf _________________________________________________ 5-10 5.7.3.2. af_control.bwf______________________________________________ 5-12 5.7.3.3. egr_control.bwf ______________________________________________ 5-14 5.8. 其他 ________________________________________________________ 5-15 5.8.1. L3_1.2L_TCI_DI_Diesel_Engine.bwf ________________________________ 5-15 5.8.2. L4_1.4L_Industrial_Engine.bwf __________________________________ 5-16 5.8.3. L4_1.6L_4V_GDI.bwf ____________________________________________ 5-16 5.8.4. L4_2.5L_DI_TCI_Diesel_Engine.bwf ________________________________ 5-17 5.8.5. L8_95L_SI_TCI_Gas_Engine.bwf __________________________________ 5-18 5.8.6. V6_2.7L_TCI_Bi-Turbo_Gasoline_Engine.bwf_______________________ 5-18 5.8.7. 6_Cylinder_2_Stroke_Diesel_TCI.bwf _____________________________ 5-19 5.9. 电火花点火_____________________________________________________ 5-20 5.9.1. 2t1calc.bwf _____________________________________________________ 5-20 5.9.2. 4t1calc.bwf ___________________________________________________ 5-20 5.9.3. 4t1driver.bwf ___________________________________________________ 5-21 5.9.4. ottocalc.bwf ____________________________________________________ 5-21

3

5.9.5. ottoperf.bwf ____________________________________________________ 5-21 5.9.6. ottoser.bwf _____________________________________________________ 5-22 5.10. Super Charged ___________________________________________________ 5-22 5.10.1. first.bwf and scnd.bwf ___________________________________________ 5-22 图片列表

图片 2-1: Model Schematic for Four Cylinder Engine Model .............................2-1 图片 2-2: Modeling of an Intake Receiver with Pipes and Junctions.........................2-2 图片 2-3: Intake Receiver Models ....................................................................2-3 图片 2-4: Influence of Intake Receiver Modeling on Volumetric Efficiency and Air Distribution... ........................................ ........... ........... ........... ..................................2-3 图片 2-5: Vibe Window .......................................................................................2-9 图片 2-6: Lift Curve Window.........................................................................2-11 图片 2-7: Flow Coefficient Window....................................................................2-12 图片 2-8: Modeling multi-valve engines...............................................................2-14 图片 2-9: Steady State Air Cleaner Performance....................................................2-16 图片 2-10: Flow Coefficients of a Junction.........................................................2-20 图片 2-11: Flow Coefficient Measurement .............................................................2-23 图片 2-12: Reference Point for Volumetric Efficiency..........................................2-27 图片 2-13: Summary Browser Window ................................................................2-28 图片 2-14: Results Window ..........................................................................2-29

图片 3-1: Assigning Parameters for Table Values ....................................................3-2 图片 3-2: Model Parameters Window..............................................................3-4 图片 3-3: Add/Remove Parameters Window................................................................3-5 图片 图片 图片 图片

3-4: 3-5: 3-6: 3-7:

Add/Remove Additional Parameters.........................................................3-6 Case Explorer - Values for Parameters (1)...................................................3-6 Case Explorer - Values for Parameters (2)................................3-7 Run Simulation Window.................................................................3-7

图片 3-8: Volumetric Efficiency versus Engine Speed..............................................3-8 图片 4-1: Diesel Engine with Turbocharger Model......................................4-1 图片 4-2: Reference Point for Volumetric Efficiency........................................4-13 图片 4-3: Pressure and Temperature Plots From Each Cylinder..............................4-14 图片 5-1: Pressure Animation Results for 2t1anim.bwf...........................................5-1 图片 5-2: Quasidimensional Combustion Model Window .....................................5-2 图片 5-3: Chamber Geometry Calculation Window...................................................5-2 图片 5-4: AVL MCC Model Window .....................................................................5-3 图片 5-5: Normalized ROI Window...............................................................5-3 图片 5-6: FIRE Link - The r6o312.bwf File...........................................................5-4 图片 5-7: FIRE Link - The FIRE_manifold.bwf File .......................................5-5

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图片 5-8: The 2plenums.bwf File...........................................................................5-6 图片 5-9: The replcalc.bwf File ...........................................................................5-7 图片 5-10: The laval.bwf File ...........................................................................5-7 图片 5-11: The shock_tube.bwf File .................................................................5-7 图片 5-12: Single Cylinder Model with Links to MATLAB API ..........................5-8 图片 5-13: MATLAB-Simulink Model c_4t1calc_api.mdl..................................5-9 图片 5-14: Single Cylinder Model with Links to MATLAB DLL...................5-9 图片 5-15: MATLAB -Simulink Model c_4t1calc_dll.mdl...................................5-10 图片 5-16: BOOST Model for the Monitor Example ..............................5-11 图片 5-17: monitor.bwf - Sensor Channels ...................................................5-11 图片 5-18: MATLAB-Simulink Model for the Monitor Example....................5-12 图片 5-19: BOOST Model for the af_control Example........................................5-12 图片 5-20: af_control.bwf - Actuator Channels ...................................................5-13 图片 5-21: af_control.bwf - Sensor Channels......................................................5-13 图片 5-22: MATLAB-Simulink Model for the af_control Example ......................5-13 图片 5-23: The egr_control.bwf File......................................................................5-14 图片 5-24: egr_control.bwf - Actuator Channels ...........................................5-14 图片 5-25: egr_control.bwf - Sensor Channels ..........................................................5-14 图片 5-26: The egr_control.mdl File........................................................................5-15 图片 5-27: Model of a Turbocharged Diesel Engine with EGR...........................5-15 图片 5-28: Model of an Industrial Diesel Engine .....................................5-16 图片 5-29: Model of a GDI Engine................................................................5-16 图片 5-30: The L4_2.5L_DI_TCI_Diesel_Engine.bwf File ............................5-17 图片 图片 图片 图片

5-31: The L8_95L_SI_TCI_Gas_Engine.bwf File............................................5-18 5-32: The V6_2.7L_TCI_Bi-Turbo_Gasoline_Engine.bwf File ....................5-19 5-33: The 6_Cylinder_2_Stroke_Diesel_TCI.bwf File .................................5-19 5-34: The 2t1calc.bwf File ........................................................................5-20

图片 5-35: The 4t1calc.bwf File .............................................................................5-20 图片 5-36: The ottoperf.bwf File.........................................................................5-21 图片 5-37: The first.bwf and scnd.bwf Files ...........................................................5-22

1. 序言

这手册包括BOOST的例子。例子证明了某些代码的主要特征。不同的章节以相同的风格设计，是为了便于例子目录的设计，这些例子而且还包含了BOOST的安装方法。

1.1. 范围

这手册说明了使用BOOST软件去创建一个发动机模型的一些例子。它并不能得到所有气体动力学概念所要求的成功解决方案。用户有责任适当的运用这个软件，而这

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取决于用户的知识储备和对于气体动力学的理解能力。

1.2. 用户权限

这文件是对BOOST的用户而言的，推荐用户继续基本和先进训练课程。

1.3. 符号

下列各项符号在手册中使用普遍。必须在操作和维护系统的时候严格地遵守安全警告。

警告：如果不严格的遵守或修缮，可能会导致在写条件或运行中损坏到数据。 注意：注意对应的重要补充的信息。 惯例 斜体字 单空格字符 屏幕关键词 菜单选项 含义 强调是引入新的术语或是手册的标题。 显示命令、程序或文件名，消息在屏幕、文件目录或对象名称上输入/输出。 屏幕字体被用作窗口的名称和键盘的键，例如为了显示，你必须敲入命令和输入密码。 菜单选项字体是用做菜单选项的名字、子菜单和屏幕按钮。 1.4. 配置

在手册中说明的软件配置实际上与其的出版日期有关。在使用程序以前查验设备的结构是用户的责任。

1.5. 文档

BOOST文档使用的是PDF格式，还包含一下内容： 发行记录 用户指南 初级读本 例子

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AVL工作站安装指南 AVL工作站图形用户界面 FLEXlm用户指南

2. 5000转每分的4汽缸发动机模型

本章说明如何在5000转每分速度下创建和运行4汽缸SI发动机模型。ottocalc.bwf文件在电子点火文件夹中，并且被用于例子之中。推荐用户从Boost用户指南中得到更详细的信息。

2.1. 模型设计

首先按照原理在工作区设计模型，然后把他们用管道连接起来。也可以按另一种原理，但必须按程序的要求。模型显示如下：

图 2-1: Model Schematic for Four Cylinder Engine Model

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模型由以下元件组成： ? 4个汽缸 用C表示 ? 1个空气清洁器 用CL表示 ? 1个催化剂 用CAT表示 ? 4个喷油器 用I表示 ? 2个系统边界 用SB表示 ? 4个增压器 用PL表示 ? 6个接点 用J表示 ? 10个约束点 用R表示 ? 18个测点 用MP表示 ? 34根管 用数字表示

在元件树中双击鼠标左键，就可以在工作区中展示它。用鼠标左键可以拖动所选的元件到想到的位置。选择

键可以用管将所选的元件连接起来，用来形成循环。

图2-2: Modeling of an Intake Receiver with Pipes and Junctions 下图表示了三种不同的4汽缸发动机的intake receiver模型：

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图 2-3: Intake Receiver Models

第一个模型是一个简单的增压室模型。第二个模型是管和连接模型，进口在侧面。第三个模型也是管和连接模型，但进口在中间。接受器的总容积保持不变。图2－4显示了三个模型的预测容积效率和空气分配。空气分配表示为单个气缸的最大定容效率和最小定容效率之间的差别。最大定容效率和最小定容效率与平均定容效率有关。

图2-4: Influence of Intake Receiver Modeling on Volumetric Efficiency and Air Distribution

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除了共振速度的变化，三个模型预测总定容效率相似。由于增压室模型没有说明进口接受器中的压力波，所有的气缸计算出相等的定容效率。侧面空气流入对空气分配至关重要，尤其是对较高速发动机。

2.2. 普通数据输入

BOOST要求对整体输入数据的说明优先于任何元件。

首先必须定义全局输入数据，选择仿真控制，并输入下面的数据。 1. 普通控制

如果窗口中未显示，点击树中的General Control下拉组文件夹。 发动机速度：5000rpm 计算模型：单个 指定选择的气缸 Transfer of ROHR 燃烧号 燃油：

类型：汽油 低热值：43500kJ/kg 化学计量空燃比：14.5 参考条件： 压力：100000Pa 温度：298K 发动机转度

发动机速度就是曲轴转速。对于稳态仿真，该速度保持不变。对于瞬态仿真，该速度为启动值，并在开始的三次循环中保持不变以减少由于初始化而引起的过量空气动力。然后，在每个时间步长解应用于曲轴的动量矩方程，得到瞬时发动机速度。 参考条件

计算特定发动机性能，如输送比例、容积效率等，需要参考条件（压力和温度）。用户需保证这些条件与发动机吸入空气的系统边界条件相匹配。否则，可能导致错误的结果。 2. 时间步控制

点击Time Step Control下拉文件夹，并输入下列数据： 循环：四冲程 最大计算时间： 曲轴转角：14400度 管子：

平均单元尺寸：30mm 输出：5度

数据保存间隔：720度

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最大计算时间：

最大计算时间设定曲轴转角间隔，在此间隔后停止仿真，并将结果写入.bst文件。对于稳态仿真，必须有足够的时间来得到稳定的结果。建议用循环周期的倍数。得到稳定条件所需要的计算时间依发动机结构而定。

随着气缸数的增加，计算时间可以变短。四冲程发动机比二冲程发动机需要的时间短。对于涡轮增压发动机，尤其是推进压力由涡轮尺寸计算得到，比自然吸气发动机所需要的计算时间要长很多。对于初步概算，可以用下面的数据： ? 自然吸气四冲程单缸发动机：7200度CRA ? 自然吸气四冲程多缸发动机：4320度CRA ? 涡轮增压四冲程多缸发动机：14400度CRA ? 冲程单缸发动机：7200度CRA ? 二冲程多缸发动机：4320度CRA

由于发动机是自然吸气四冲程多缸发动机，14400度CRA应该足以得到稳态条件。 管

用户既可以用时间步长以曲轴转角度来说明计算，也可以用目标元件尺寸以mm来说明。根据稳定性判据和输入的时间步长或目标元件尺寸，BOOST可以分别计算出所需的元件尺寸或时间步长。

降低显著增加，这又增加了需要的CPU时间。为了避免不必要的大的输出文件，需要指定一个＝单独的时间步长来保存结果（运行轨迹和结果的时间步长）。 数据保存间隔

可以指定一个数据保存间隔，在规定的曲轴转角间隔保存重新开始的数据。0度曲轴转角的数据保存间隔将没有数据写入硬盘。 重新启动

BOOST的重启能力允许继续进行一个已经完成的计算。如果激活Restart,将开始新的计算。新的计算带有从重启文件中得到的初始条件。如果Restart被复原，则开始的新的计算带的初始值在数据集中指定。有两个重启文件，扩展名为.rs0和.rs1。第一个重启文件写入的文件名为.rs0，第二个为.rs1。第三个又为.rs0。这样，只有倒数第一个和倒数第二个重新启动文件存在。如果重启，程序将首先检查两个重启文件中哪一个是后生成的，并将该文件中存储的条件用于初始化。如果只有一个重启文件存在，则就用该文件。如果既不存在.rs0文件名，也不存在.rs1文件名，程序运行将被一个出错消息打断。 重新设置时间

为了避免长的瞬态输出，激活Time Reset。这样的结果是：在重启事件中，只有重启后的瞬态结果将被写入.bst文件；计算的瞬态结果将丢掉，重启文件是重该计算中得到的。如果Time Reset被复原，完整的过程将被存入.bst文件，并且可以用BOOST后处理程序的瞬态分析特点来分析此过程。 3. 点火时间

点击Firing Order下拉文件，并输入下面的数据：

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发火间隔（度） 0 540 180 360

4. 初始化

点击Initialization子文件夹。从Ratio下拉菜单中选择A/F-Ratio(空燃比)。选择Add Set(添加设置)，并在每个设置的输入区中输入数据。 Set 燃烧产物 空燃比 压力（Pa） 温度（K） Fuel Vapour 1 2 100000 95000 304 340 490 0 0.07 0 0 0 1 10000 10000 14.3 3 150000 5. 发动机摩擦力 点击 Engine Friction[1]: friction_list子文件夹并输入下列数据： 负荷：10 bar

发动机速度（转/分） 1000 6000 FMEP (Y) bar 0.6 2.3 选择 Apply，子图标变绿，说明指定了有效的数据。

2.3. 元件数据输入

用鼠标右键选择显示的元件，并从子菜单中选择Properties 以打开相关数据输入窗口。也可以用鼠标右键双击元件。通过选择Element|Copy Data，可以将数据从源元件复制到目标元件。 Element|Copy Data.

2.3.1. 汽缸

只需对Cylinder 1进行说明，其它的气缸就会有同样的说明。指定活塞销的正偏置方向为上死点处曲轴的旋转方向。

下面列出了气缸数据。点击气缸号进入输入区。 1. 概要

点击General子文件夹并输入下面的数据： 直径：86mm 行程：86mm 压缩比：10.5

连杆长度：143.5mm 活塞销偏置：0mm

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平均曲轴箱压力：100000Pa

扫气模型：完全混合（Perfect Mixing）

BOOST提供了三种扫气模型：完全混合、完全置换和用户自定义扫气模型。完全混合模型中，流入气缸内的气体立即与缸内物质混合，离开气缸的气体与缸内混合物有相同的组分。对四冲程发动机，完全扫气模型是标准的扫气模型。 2. 初始化

点击Initialization 子文件夹并输入下面的数据： 排气门开启时的初始条件 压力：500000Pa 温度：1000K 初始气体成分 比例类型：空燃比 比值：14.3 燃油蒸汽：0 燃烧产物：1 3. 燃烧

点击 Combustion子文件夹并选择 从下拉菜单中选择用于放热的Vibe 。点击Vibe子文件夹，并输入下面的数据： 燃烧开始：715度 燃烧持续期：47度 形状参数m =1.6 参数a＝6.9

下面的窗口显示了放热特征的曲线：

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图 2-5: Vibe Window

4. 热传递

点击Heat Transfe子文件夹，并输入下面的数据： 汽缸: Woschni 1978 气门口: Zapf 活塞:

表面积: 5809 mm2 壁温: 500 K 校准因数: 1 气缸盖: 表面积: 7550 m2 壁温: 530 K 标定系数: 1 衬垫:

表面积: 270 mm2 (位于上止点) 壁温: 435 K (位于上止点) 壁温: 425 K (位于下止点) 标定系数: 1 1维燃烧系统 缸内涡旋比率: 0 5. 阀口说明

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对附在气缸上的每一根管子，用户都需要说明该管是由阀控制还是由活塞控制（活塞控制只对二冲程发动机有效）。如果气缸有燃烧室，管子也可以被说明是附在燃烧室上的。在这种情况下，端口既可以由阀控制也可以用流动系数的标准定义来控制。

如果必须考虑进气口和排气口的传热，则需要说明端口表面积和平均端口壁温（只对阀控制端口）。端口壁的热平衡计算需要燃烧室壁的类似数据（即材料的平均厚度、热容和导热率）

对于阀控制端口，端口壁传热系数的计算和从规格化阀升程到有效阀升程，由需要阀座内直径。

点击Valve Port Specification子文件夹，并对每个缸输入下面的数据： Controlled by Port Pipe 14 18 Control Valve Valve Surface Area mm2 0 8300 Wall Temp K 360 540 在这个例子中，气缸2的进气管是15，排气管是19；气缸3的进气管是16，排气管是20；气缸4的进气管为17，排气管是21。

点击VPS [1]: Pipe 14 Intake子文件夹，然后点击Valve Controlled进入下面的输入区：

阀座内直径 43.84mm 阀门间隙 0mm

有效流动面积的换算系数 1.712

点击Lift Curve打开图2－6所示的窗口，并输入相关数据：

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图 2-6: Lift Curve Window

说明：

阀门打开：340度 凸轮长度：270 增量：10度

参考2－13页的进气管14升程曲线的Crank Angle和Valve Lift输入数据表格。点击打开下面的窗口，并输入相关数据：

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图 2-7: Flow Coefficient Window

压力比 1

选择的有效阀升程

参考下面的和进气管14流动系数的Valve Lift和Flow Coefficient输入数据表格。 点击VPS [2]: Pipe 18 Exhaust子文件夹，然后点击Valve Controlled进入下面的输入区：

阀座内直径 36.77 mm 阀门间隙 0 mm 有效流动面积的换算系数 1.242 点击Lift Curve，并输入相关数据： 说明

阀门打开 130 deg 凸轮长度 260 deg 增量 10 deg

参考下面的排气管18升程曲线Crank Angle和Valve Lift的输入数据表格。 点击Flow Coefficient，并输入相关数据： 压力比 1

阀门有效升程选择

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参考下面的排气管18升程曲线Crank Angle和Valve Lift的输入数据表格 升程曲线 曲柄角 (X) deg 气门升程(Y) mm 进气管 14 流动系数 气门升程(X) mm 流动系数 (Y) 曲柄角(X) deg 排气管 18 升程曲线 气门升程(Y) mm (X) mm 流动系数 气门升程流动系数 (Y) 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600 610 0 0.15 1.74 1.78 2.93 4.14 5.28 6.37 7.31 8.12 8.77 9.25 9.52 9.58 9.44 9.13 8.63 7.96 7.12 6.2 5.25 4.12 2.94 1.76 0.75 0.17 0.05 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 0 0.109 0.202 0.289 0.373 0.453 0.498 0.529 0.551 0.567 0.579 0.584 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 0 0.2 0.91 1.98 3.21 4.39 5.53 6.54 7.44 8.17 8.71 9.07 9.32 9.32 9.01 8.58 7.94 7.06 6.05 5.04 3.92 2.78 1.42 0.72 0.18 0.06 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 0 0.149 0.29 0.475 0.615 0.664 0.684 0.693 0.697 0.7 0.702 0.703 610 0 对于建立一个多阀门发动机的模型，由两种可能性：

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? 用一个管与每个阀连接（图2－8左侧）：

图中，用两个管子和一个连接来建立进、排气口的分支部分。对于这种连接，必须专门用精确的模型，因为定义模型会导致高压损失。只有当两个阀门有不同的阀门定时，或者附在每个阀上的通道的几何形状不同时，或者用到一个阀门惰性系统时，才需要这种模型。

? 所有的进排气管都用一个附着管来建立模型：（图2－8，右侧）：

指定流动系数和换算因数，得到所有考虑的阀的总有效面积。这样也就考虑了阀门数。首选这种模型，因为它要求较少的元件，也就比较简单、计较高效。

图 2-8: Modeling multi-valve engines

每个端口一根管来建立模型。在这种情况下，进气阀的阀座内直径是31mm。这就给出了换算系数：

在输入压力系数后出现的框中压力系数本身被定义。需要说明的是，由于压力系数只是对一个压力比指定的，所以它们在使用时不考虑通过阀门的实际压力比。

2.3.2. 空气滤清器

除了几何数据，还必须说明设计点的性能特征。BOOST自动对空气净化器建立一个增压室－管－增压室类型的精确计算模型。这用来建立空气净化器的气体动力性能模型和通过空气净化器的压力降模型，通过空气净化器的压力降由实际流动条件决定。

空气净化器的数据在下面列出。点击空气净化器号进入输入区。

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1. 概要

点击General下拉文件夹，输入下面的数据： 几何属性

总容积: 8.7 (l) 进口容积: 3.0 (l) 出口容积: 4.3 (l) 过滤器的长度: 300 mm 气体属性

质量流量 0.13 kg/s 压降 800 Pa 进口压力 100000 Pa 进口空气温度 293 K

过滤器长度也用来建立压力波通过净化器的时间模型。 2. 流动系数

点击流动系数下属文件夹，输入下面的数据： 管 3 流入 1 管 3 流出 1 管 4 流入 1 管 4 流出 1 空气净化器的性能由参考流量、参考流量下的目标压力降（定义为附着管进出口的静止压力差）和进口空气条件（温度和压力）。参考下图。

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46

4.3.2. 空气冷却器

空气冷却器的有关数据在下面列出。点击空气冷却器号码可以访问输入区。. 1. 全局变量

点击General子目录并输入一下数据：: 几何特性

空气冷却器总体积： 10 (l) 进口体积： 3 (l) 出口体积： 3 (l) 冷却核的长度： 600 mm 气体特性

质量流量 0.333 kg/s 标定压降 5000 Pa 标定出口温度 340 K 进口空气温度 415 K 进口压力 260000 Pa 冷却剂温度 298 K 2. 流动系数

点击Flow Coefficient 并输入相关数据：

Pipe 2 Inflow 1 Pipe 2 Outflow 1 Pipe 3 Inflow 1 Pipe 3 Outflow 1 4.3.3. 涡轮增压器

涡轮增压器的数据在下面列出。点击涡轮增压器号码可以访问输入区。 1. 全局变量

点击General子目录并选择计算类型： 计算类型：简化模型 2. 简化模型

点击Simplified Model 子目录并输入一下数据： 计算模式：涡轮机布局计算 等效涡轮机系数： 0.15 涡轮增压器总效率： 0.54 压缩机效率： 0.79 机械效率： 0.98

压缩机压比： 2.6

进口流动阻力系数： 0.15

4.3.4. 系统边界

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每一个系统边界的数据在下表列中出。通过选择Element|Copy Data，这些数据可以从系统边界之间进行复制。点击系统边界号码可以访问输入区。 1. 边界条件

点击Boundary Conditions 子目录并输入一下数据： 选择Local Boundary Conditons. 压力 气体温度 SB 1 (Pa) 100000 (K) 298 780 Preference Set 1 Set 1 Ratio Type A/F Ratio A/F Ratio Ratio Value 10000 28 100000 SB 2 2. 流动系数 SB 1 SB 2 Pipe 1 Inflow Pipe 18 Inflow 点击Flow Coefficients子目录并输入一下数据： 0.95 0.75 Pipe 1 Outflow Pipe 18 Outflow 0.95 0.75 4.3.5 充气室

充气室的数据在下表中列出。通过选择Element|Copy Data，数据可以在充气室之间进行复制。点击相对应的充气室号码可以访问输入区。 1. 全局变量

点击General 子目录并输入每一个充气室对应的体积。

点击Initialization子目录并选择Initialization Preferences。然后从Preferences下拉菜单中选择相关集合。

2. 流动系数

点击Flow Coefficients 子目录并输入一下数据：

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4.3.6. 管

每个管道的数据在下面各表中列出。通过选择Element|Copy Data，可以在各管道之间进行复制。点击对应的管道号码可以访问输入区。全局初始化过程用于3-17号管道合，局部初始化用于第1、2合18号管道。 1. 全局变量

点击General子目录并为每个管道输入以下数据。在Initialization子目录中选择Global Initialization ，并从Preference下拉菜单中选择所需的集合。

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4-9号管道的直径和壁面温度数据在下表中列出。点击

并选择出现在输入区的

Table 按钮，可以打开输入窗口。选择Insert Row 可以激活输入区。

2. 初始化

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图 2-9: Steady State Air Cleaner Performance

在这些信息的基础上，壁摩擦损失通过程序调整。

2.3.3 催化剂

注: 催化剂模型是一个纯气体动力学模型，并且不包括化学反应。 催化剂的数据在下面列出。点击催化剂号进入输入区。 1. 概要

点击General下拉文件夹，输入下面的数据： 几何属性 总容积: 3.5 (l) 进口容积: 0.15 (l) 出口容积: 0.15 (l) 整体长度: 300 mm 气体属性

质量流量 0.13 kg/s 进口温度 1100 K 进口压力 140000 Pa 压降 22000 Pa 2. 流动系数

点击Flow Coefficients下属菜单，输入下面的数据： 管 31 流入 管 32 流入 1 1 管 31 流出 管 32 流出 1 1 2.3.4. 喷油器

注意：目前没有壁膜运输和蒸发模型。只有完全蒸发的燃油被加入。

考虑到由于多维流动现象导致的特殊压力损失（程序不能预测该压力损失），BOOST需要对燃料喷射器处的流动系数进行说明。流动系数被定义为在相同滞止压力和相同压力比下，实际流量和无损失的等熵流量之比。 燃油供给根据空燃比确定。

如果用到carburetor model（汽化器模型），则用指定的空然比和汽化器处的瞬时流量一起来计算燃油供给量。由于汽化器处的脉动流动，将会产生一个相当好的混合。 注意：必须检查缸内的空然比，如果其值与需要的不同，则必须修正净化器处的空燃比。

对于 fuel injector model（燃油喷射模型）, 必须指定空气流量计处的测量点。在这中情况下，根据空气流量计的流量和指定的空燃比计算所加燃油。四个喷油器的数据相同，并在下面列出。通过选择Element|Copy Data可以降数据从一个喷油器复制

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到另一个。点击喷油器号进入输入区。 1. 概要

点击下拉General文件夹，输入下面的数据： 空燃比: 13.34

喷油器: Injection Nozzle 空气流程

测点: 测点 2

喷入空气流量的25％ 2. 流动系数

点击下拉文件夹，输入下面的数据： 喷油器1 喷油器2 喷油器3 喷油器4 从管10到管14 从管14到管10 从管11到管15 从管15到管11 从管12到管16 从管16到管12 从管13到管17 从管17到管13 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 2.3.5. y系统边界

系统边界提供了计算模型和用户自定义环境的连接。环境条件（压力，温度，空燃比，燃油蒸汽和燃烧产物）必须被指定为常数或者时间或曲轴转角的函数。 如果考虑内部混合，则不能输入燃油蒸汽和燃烧产物。在这种情况下，空燃比A/F代表环境中空气和燃烧产物的混合物的A/F,并且不允许环境中有未燃燃油。 物的混合物的A/F,并且不允许环境中有未燃燃油。

如果考虑外部混合，A/F代表环境中燃烧气体的A/F。另外，必须指定燃烧产物和燃油蒸汽的分数。每个系统边界的数据在下面列出。通过数据可以从一个系统边界复制到其他系统边界。点击相关SB（系统边界）号进入输入区。 1 .边界条件

点击Boundary Conditions下属文件夹，输入下面的数据： 选择Local Boundary Conditons。

SB 1 压力 (Pa) 99500 气体温度 (K) 304 950 燃料蒸发 0 0 燃烧产物 0 1 比率类型 A/F Ratio A/F Ratio 比率值 10000 14.3 99500 SB 2 2. 流动系数

点击Flow Coefficients下拉文件夹，输入下面的数据：

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SB 1 SB 2 管1 流入 管34流入 0.95 1 管1流出 管34流出 0.95 1 2.3.6. 增压室

下面列出了增压室的数据。通过选择Element|Copy Data，数据可以从一个增压室复制到其他增压室。点击相应增压室号进入输入区。

1. G概要

点击General下属文件夹，输入每个增压室的相应容积。点击Initialization下属文件夹，选择每个增压室的Initialization Preferences（初始化参数）。从Preference（参数选择）下拉菜单中选择相应的集合。 全局初始化 容积(l) 充气室1 充气室2 充气室3 充气室4 2. 流动系数 充气室1 充气室2 充气室3 充气室4 管2流入 管6流入 管7流入 管32流入 管33流入 管33流入 管34流入 2.6 4 6 6 Set 1 Set 1 Set 3 Set 3 点击Flow Coefficients下拉文件夹，输入下面的数据： 0.9 0.95 0.95 0.6 0.65 0.9 0.9 管2流出 管6流出 管7流出 管32流出 管33流出 管33流出 管 34流出 0.9 0.95 0.95 0.6 0.65 0.9 0.9 附着管4中减小的流动系数说明了打开的节流阀的流动损失。此例中，节流阀并不没有明确的建立模型。增压室3和增压室4建立消声器模型。减小流动系数以说明内部消声器引起的压力损失。

2.3.7 连接

需要每种可能的流动类型的每个流动路径的流动系数。对于三路汇合，这就增加到两倍，即六个流动系数。下图显示了混合流动类型中与单个支管中的流量与总管中的流量的比值相对于的流动系数的定性趋势。

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图 2-10: Flow Coefficients of a Junction

实际值取决于汇合的几何关系，即面积比和管夹角。BOOST对考虑的汇合从用BOOST码编写的数据库（RVALF.CAT）中插入适当的流动系数。该数据库有六种汇合的流动系数，涵盖了宽范围的面积比和管夹角。这些数据是通过稳态流动试验态上的测量得到的。RVALF.CAT文件是一个格式化的ASCII文件用户可以添加测得的特殊汇合的流动系数或者添加流动系数以扩充目录。

下面列出了汇合的数据。通过选择Element|Copy Data，数据可以从一种汇合复制到其他汇合。点击相关汇合号进入输入区。 1. 概要

点击Genera下属文件夹，选择相关连接类型。然后在树中选择相关下属群，并输入下面的数据： Junction 1 Junction 2 Junction 3 Constant Pressure Refined Model Refined Model Angle between Pipes 1 and 2 Angle between Pipes 2 and 3 Angle between Pipes 3 and 1 Pipe 8 Inflow Pipe 9 Inflow Pipe10Inflow 1 1 1 Pipe 8 Outflow Pipe 9 Outflow Pipe 10 Outflow 135 45 180 1 1 1 1 90 180 90 Pipe13Inflow 1 Pipe 13 Outflow Angle between Pipes 9 and 11 Angle between Pipes 11 and 12 Angle between Pipes 12 and 9 24

Junction 4 Junction 5 Junction 6 Refined Model Refined Model Refined Model Angle between Pipes 22 and 23 Angle between Pipes 23 and 26 Angle between Pipes 26 and 22 Angle between Pipes 24 and 25 Angle between Pipes 25 and 27 Angle between Pipes 27 and 24 Angle between Pipes 28 and 29 Angle between Pipes 29 and 30 30 165 165 30 165 165 30 165 165 Angle between Pipes 30 and 28 假设为平面汇合。因此，所有三个角之和应该是360度。 2.3.8. 限制

流动系数被定义为相同的滞止压力和相同的压力比下实际流量和无损失等熵流量的比值。

注意：在BOOST中，有约束的流动系数总是育附着管的最小横截面积有关。 下面表中列出了限流的数据。通过选择Element|Copy Data，数据可以从一个限流器被复制到其他限流器。点击相关限流器号进入输入区。 流动系数

点击Flow Coefficients下属文件夹，输入下面的数据： Restriction 1 Restriction 2 Restriction 3 Restriction 4 Restriction 5 Restriction 6 Restriction 7 Restriction 8 Restriction 9

from Pipe 4 to Pipe 5 from Pipe 5 to Pipe 4 from Pipe 5 to Pipe 6 from Pipe 6 to Pipe 5 from Pipe 7 to Pipe 8 from Pipe 8 to Pipe 7 from Pipe 18 to Pipe 22 from Pipe 22 to Pipe 18 from Pipe 19 to Pipe 24 from Pipe 14 to Pipe 19 from Pipe 20 to Pipe 25 from Pipe 25 to Pipe 20 from Pipe 21 to Pipe 23 from Pipe 23 to Pipe 21 from Pipe 26 to Pipe 28 from Pipe 28 to Pipe 26 from Pipe 27 to Pipe 29 from Pipe 29 to Pipe 27 1 1 1 1 0.85 0.85 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.9 0.9 0.9 0.9 25

Restriction 10 from Pipe 30 to Pipe 31 from Pipe 31 to Pipe 30 0.9 0.9 2.3.9. 管

管中一维流动可以通过解适当的方程计算。这就是说管是唯一的考虑由于压力波传播或流动自身引起的时间滞后的元件。通过雷诺相似来计算流出或流向管壁的热流的传热系数。通过将计算出的传热系数乘上传热因数，用户可以增加或减少传热。建立端口模型需要特别的注意。流动系数用像下图所示的装置测量。

图 2-11: Flow Coefficient Measurement

测得的质量流率与用阀面积和通过端口的压力差计算得到的等熵质量流率有关。底部左边的同一个图中所示的模型将产生过高的质量流率（如果是喷嘴装的排气口将过低），因为建立的扩散模型引起了压力恢复，这就建立端口模型的管的进口处的压力差。质量率是用增加了的压力差和阀面积计算的，因此比测量的值大。可以通过修正流动系数或者转换成使用底部右侧图2－11所示的模型都可以克服这个问题。由于是一个大有法兰面积的直直径管，因此没有压力恢复。但是，流动系数需要用不同面积之比来修正。这很容易用转换系数来完成。这个模型用的是Constant Diameter Model（不变直径模型）。

下表中列出了各个管的数据。数据可以通过Element|Copy Data从可以改管复制到其他管。点击相关管号，进入输入区。点击General子文件夹，对各管输入下面的数据。

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在Initialization下属群中，从Preference下拉菜单中选择需要的Global集合。 管长 (mm) Pipe 1 Pipe 2 Pipe 3 Pipe 4 Pipe 5 Pipe 6 Pipe 7 Pipe 8 Pipe 9 Pipes 10 - 13 Pipes 14 - 17 Pipe 18 Pipes 19 - 21 Pipe 22 Pipe 23 Pipe 24 Pipe 25 Pipe 26 Pipe 27 Pipe 28 Pipe 29

直径 (mm) TABLE 45 TABLE TABLE 60 100 70 TABLE TABLE TABLE 33.5 32 32 32 32 32 32 34 35 37 37 弯曲半径 (mm) 10000 10000 10000 10000 10000 10000 10000 10000 10000 TABLE 10000 10000 10000 10000 10000 10000 10000 10000 10000 10000 10000 摩擦系数 0.001 0.019 0.001 0.01 0.01 0.01 0.034 0.034 0.034 0.036 0.04 0.04 0.04 TABLE TABLE TABLE TABLE 0.023 0.023 0.022 0.022 热传递因素 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 壁温 (K) 304 304 304 304 304 304 304 304 293 310 340 850 850 850 850 850 850 850 850 750 750 全局初始化 Set 1 Set 1 Set 1 Set 1 Set 1 Set 1 Set 1 Set 1 Set 1 Set 1 Set 2 Set 3 Set 3 Set 3 Set 3 Set 3 Set 3 Set 3 Set 3 Set 3 Set 3 27

110 140 220 220 60 60 40 105 80 320 100 80 80 305 285 300 270 50 50 360 290 Pipe 30 Pipe 31 Pipe 32 Pipe 33 Pipe 50 970 860 970 330 44 TABLE 46 46 46 10000 TABLE 10000 10000 10000 0.021 TABLE 0.021 0.021 0.021 1 1 1 1 1 850 600 750 700 650 Set 3 Set 3 Set 3 Set 3 Set 3 34 对相关表格输入下面的数据。

Diameter Bending Radius Bending Radius Y (mm) Pipe 1 Pipe 3 Pipe 4 0 110 0 220 0 110 220 0 52.5 105 0 80 Pipes 10 - 13 0 70 115 170 225 265 320 55 44 44 80 70 60 60 75 75 65 65 55 45 42.7 41.3 36.8 33.5 33.4 33.4 0 105 215 315 0 120 60 10000 Friction Coefficient Location X (mm) Friction Coeff Y Location Diameter Location X (mm) Y (mm) X (mm) Pipe 8 Pipe 9 28

Pipe 22 0 102.5 213.75 305 0.04 0.04 0.023 0.023 0.04 0.04 0.023 0.023 0.04 0.04 0.023 0.023 0.04 0.04 0.023 0.023 0.019 0.06 0.06 0.019 Pipe 23 0 102.5 213.75 285 Pipe 24 0 110 205 300 Pipe 25 0 115 182.5 270 Pipe 31 0 220 400 570 970 46 46 45 46 46 0 220 570 970 0 10000 100 10000 0 220 570 970 2.3.10 测量点

测量点允许用户访问管中某一部位的随曲柄转角的流动数据和气体条件。需要指定测量点的位置作为它到逆流管末端的距离。用户可以选择测量点的输出。通过选择Standard Output,可以得到压力、流速、温度、马赫数和质量流率。如果选择，还可以得到下面的数据：滞止压力、滞止温度、焓流、燃油浓度、燃烧产物浓度、燃油流动和燃烧产物流动。

下表列出了测量点的数据。数据可以用Element|Copy Data从一个测量点复制到其它测量点。点击相应测量点进入输入区。 1. 概要

Measuring Point 1 Measuring Point 2 Measuring Point 3 Measuring Point 4

测点位置 170 35 200 60 输出范围 Standard Standard Standard Standard 29

Measuring Point 5 Measuring Point 6 Measuring Point 7 Measuring Point 8 Measuring Point 9 Measuring Point 10 Measuring Point 11 Measuring Point 12 Measuring Point 13 Measuring Point 14 Measuring Point 15 Measuring Point 16 Measuring Point 17 Measuring Point 18 40 25 40 275 268 50 50 180 200 260 50 900 50 305 Standard Standard Standard Standard Standard Standard Standard Standard Standard Standard Standard Standard Standard Standard 2.3.11. 定容效率的参考点

BOOST允许指定一个增压室或测量点，来作为计算空气输送比和容积效率的参考点。空气输送比和容积效率与进气支管的条件有关。选择Simulation|Volumetric Efficiency打开下面的窗口。此例中，选择Measuring Point 2作为参考元件。

图 2-12: Reference Point for Volumetric Efficiency

注意：在开始计算前保存模型。

2.4 仿真运行

选择Simulation?Run，然后选择需要的case并分配任务运行。

打开一个窗口，提供仿真状态的全景。选择View Logfile来浏览由仿真kernel产生的仿真运行的更多详细信息。一旦工作完成，选择Close来关闭。 选择来Simulation?Show Messages检查集中警告及相关信息。 选择来打开下面的窗口。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ckm2.html