GT-POWER培训资料
GT-POWER中文教程
mB 100%，则式（2）就可转化为： gf
dm dms dme dX gf d d d d
(1.3)
③ 理想气体状态方程：
pV mRT
(1.4)
式中， p 、 V 、 T 分别表示系统内工质的压力、体积和温度， R 表示气体常数。联立 上述三个基本方程可以求出气缸内工质的压力，温度，和质量。
为了便于研究和计算，以机车用柴油机 16V240ZJB 为算例进行研究，建立模型，并进 行计算分析。完成了以下内容： (1) 建立增压整机模型。 其中包括气缸模型， 喷油器模型， 进排气管模型， 曲轴箱模型； 增压器模型，中冷器模型； (2) 进行标定工况下的计算：缸内压力、温度，以及燃烧消耗率等的计算分析；进行管 路压力等的计算分析；进行进排气门的流量；升程计算分析；进行涡轮压气机与柴油机的匹 配计算；喷油器的压力，喷油量的模拟仿真；中冷器的计算与仿真； (3) 进行调试，得出结果。将结果与实验数据进行对比分析；并改进完善； (4) 得出结果正确，并在此工作的基础上，又做了大量工作，分析结构参数对柴油机性 能的影响。如改变压缩比，配气相位，喷油提前角等； (5) 在原有机车上，增加废气再循环，分析废气再循环对性能的影响； (6) 在原有工作的基础上，又进行了排放预测的尝试。进行机车柴油机主要排放物 NOX 和 Soot 的预测分析。
粗略计算时，可近似为： mT = m K 。
(3) 转速相等 由于压气机和涡轮是连续在同一根轴上的， 所以压气机的转速始终等于涡轮 转速，即
nT = nK = nTK
第四章 运用 GT-POWER 建立增压柴油机模型
4.1 GT-POWER 软件计算流程
图 4.1 GT-POWER 的计算流程
GT-power涡轮增压和PID学习记录
一、涡轮增压器的模拟在发动机设计中，一般先从相似机型入手，不推荐涡轮和压气机用simple模型，尽量的有压气机和涡轮机的map。
Simple模型里没有惯量的考虑，故不能模拟响应特性，只能模拟稳态，且采取的是固定的平均效率，一般用于初步选型。
简单模型其中“gian”template 代表的是输入的效率，即从涡轮机传递到压气机的能量的传递效率。
实际中，涡轮机的的能量一定会在传递到压气机过程中有损失。
(顺便说一句，在GT-power中，没有什么暗含的连接，就像简单模型中，虽然涡轮机和压气机之间不在用轴相连了，但是依然有一个效率传感器要连上，代表两者之间有能量交流。
)输入的仅仅是初值，具体的数值有涡轮机传来的能量计算能量传递效率，默认为1简单增压器模型的用途：1、增压比计算已知涡轮机尺寸，压气机和涡轮机效率，求提供的增压能力（增压比）2、涡轮机配置计算已知增压比，压气机和涡轮机效率，求涡轮机配置（尺寸）3、放气阀计算已知涡轮机、压气机，增压比，求放气阀开度（当量直径）选择涡轮机时，需要知道增压压力，以及喷油量和燃烧模型，对于带放气阀的模型计算结果：若initial system direction选positive时，则计算出如下结果若选negative时，则计算出如下的结果：从上面分析，好像是两个涡轮出口直径都可以使其达到中冷器后的压力达到2.2bar，但是经检查中冷器后的压力是在2.2附近小幅震荡，且出现警告涡轮出口处有音速现象。
这是不合理的。
其实，为实现这个目的，模型还可以在采用Run>optimizer中设置。
采用target选项。
但是要花相当多的时间。
PID控制wastegatePID 控制已经广泛的应用在工业生产中，其实际就是个闭环控制。
其基本思路是给控制元件一个阶跃控制信号，然后让元件达到控制目标。
这个控制过程不能需要保证相应尽可能快且无震荡。
如下图所示（参见control tutorial）Pre-Step Input SignalPost-Step Input SignalPost-Step Input SignalPost-Step InputPost-step我们的目的就是为了找出Proportional Gain 和Integral Gain 的数值，已到达准确稳定的控制。
GT-POWER高级培训教程余晈(与STAR CD耦合计算)
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在STAR－CD建立模型
w 确定需要详细分析的区域 w 确定1D/3D的连接面，此处的流动要求接
近1D流动特性 w 使用Prostar、Proam、ICEMcfd等工具，导
湍
流 模 型
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激 活 温 度 求 解 器
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速度矢量场
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速度标量场
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入CAD文件或直接生成网格
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三维计算网格
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GT-POWER培训教程
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主要适用的发动机类型
GT-SUITE·CAE 解决方案
火花塞点火式发动机（SI）。 压燃式发动机（DI）。 二冲程/四冲程发动机。 单缸、多缸发动机。 直列、V型发动机。 各种结构的增压系统：
涡轮增压 机械增压 多级增压 相继涡轮增压（STC）
还可以实现：
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模型的分类标准
GT-SUITE·CAE 解决方案
在GT-POWER数据库的每一大类中，模型根据如下规则主要分为四类： Component：基本模型。用于描述物理、化学现象的基本模型。 Compound：复合模型。由Component和Connection等组成的模型封 装。GT-POWER将一些常见的复杂结构表示为一个模型，如发动机 机体、车体等，节省了用户的建模时间。 Connection：连接模型。在GT-SUITE中规定——任何Component和 Compound之间都需要由Connection 连接。 Reference：参考模型。主要是计算模型和内置数据，如燃烧模型、 材料的特性数据等。 还有另外几个小类：Control/Analysis、Sensor/Actuator等。
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主要的应用范围(2/2)
GT-SUITE·CAE 解决方案
内燃机瞬态工作过程：
气缸部件的热分析 排气歧管的温度变化 瞬态空燃比 增压器的响应 进排气的噪声 谐振器与消音器的设计 进排气及消音器的压力损失
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软件的操作方法
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仿真计算的运行
4GT培训1汇总
选择“完成”按钮，创建出如下图所示的消声器外壳
视图：
4.２创建消声器壳体 点击工具栏中的“Ｌｉｂｒａｒｙ”按钮，在弹出的 窗口中点击“Ｒａｄｉｉ”，根据需要改变排列点的 值。
其值改为５８.５
消声器左边的外壳
也用同样的办法，
将１-１９序点上
的值改为如下所示：
然后用“Ｍｉｒｒｏｒ” 按钮完成椭圆的形状。 完成上述操作后，点击
• 3.2.2建立进气系统
从GT-ISE的数据库中加入“Fsplitgeneral”、“Endflowcap”、“piperoundbevnd ”和“Orificeconn（包括bellmouth和def等元件）”。如图所示：
• 对进气分支管进行定义：
在模型管理器中双击“FsplitGeneral”并输入如下参数 ：
1.4.2模型中管路的设置
• 进气管定义的步骤：双击模型管理器中的“Pipe”模板， 并输入如下图所示的参数（在Mali中输入如下参数，在 Options中接受默认设置）
进气歧管的设置，同样双击模型中的Pipe， 输入如下图所示参数。
在进气管的基础上复制排气管件：右击进气管， 选择“Clone Object···”命令，如下图所示
1.2 创建新模型
• 1.2.1 鼠标选择FILE/NEW,
或者鼠标单击图标
• 1.2.2 在弹出窗口选择 GT Project Map
单击OK按钮。或鼠标双击菜单， 进入下一窗口
• 1.2.3在弹出窗口选择GT-POWER,
单击OK按钮。或双击菜单， 进入 新模型界面。
• 1.3 加载模板
1.31 调出模板库，选择Window/Tile with template
4.４创建直管
GT-POWER高级培训教程-优化余晈
GT-POWER 高级培训教程内燃机性能仿真软件GT-Power中的优化设计余晈CD-adapco JAPAN Co.,LTDw GT-POWER与STAR－CD耦合计算。
w GT-POWER中子程序的应用。
w GT-POWER与Simulink耦合计算。
w GT-POWER与modeFrontier耦合计算。
w GT-POWER中的优化设计。
ww当优化的类型设置为Target时，在自变量变化的范围内，优化的结果变量必须是单调增加或者单调减小。
w当优化的类型设置为OptimumMax或者OptimumMin时，在自变量变化的范围内，优化的结果变量必须有唯一的最大值或者最小值。
w改变气门正时在219到259Cam Angle，优化目标是发动机有效功率为最大。
w优化类型：OptimumMaxw自变量timing，优化结果变量bkw:Enginew本次培训属于高级培训GT－Power中的优化设计专题、如需要探讨更深的技术问题，请及时与本公司联系：===========================================余晈日本西迪阿特有限公司北京办事处北京市朝阳门外大街18号丰联广场A座1207室Email：yujiao@电话：（010）65881497/65881498传真：（010）65881499邮编：100020===========================================w在模拟的过程中，有些变量参数的值随其它参数的模拟结果变化。
w对于Periodic模拟，结果自变量在每一循环变化，对于结果变量，GT-Power得到每一循环的结果自变量的值，根据这些结果自变量的值改变其它参数。
w结果变量：燃空比w结果自变量：发动机转速，发动机负荷。
GT-power系统培训教程例子之-六缸机建模分析
GT-Power Modeling of a 6-Cylinder Natural Gas Engine and Investigation of the Possible Performance Improvements by Studying the Miller CycleLehon HamarashidThesis for the degree of Master of ScienceDivision of Combustion EnginesDepartment of Energy SciencesFaculty of Engineering, LTHLund UniversityLUNDS UNIVERSITET2 | P a g eTo Huma!GT-power系统培训教程大纲（声学）一、进气系统建模、分析与结果验证1.1 进气系统GEM3D建模—以某B级教程进气系统为例1.2 非线性传递损失一维GT-ise建模1.3 进气系统消音器基本理论1.4 赫尔姆兹消音器传递损失分析、后处理及验证1.5 四分之一波长管传递损失分析、后处理及验证1.6 空气滤清器传递损失分析、后处理及验证1.7 进气系统整体非线性传递损失分析及后处理二、排气系统建模、分析与结果验证2.1 排气系统管道声学基本理论2.2 排气系统GEM3D建模—以某SUV排气系统为例2.3 排气系统GEM3D建模主要参数讲解2.4 排气系统整体非线性传递损失分析及后处理三、排气消音器设计进阶理论3.1 排气消音器容积设计方法3.2 排气管路直径设计方法3.3 消音器内部结构设计经验方法四、GT-Power应用声学基础与常用功能4.1 GT-Power应用声学基础4.2 GT-Power线性分析模块及用途4.3 GT-Power非线性分析模块及用途五、线性插入损失分析5.1 线性插入损失分析模型建立5.2 声源特性讲解(声压值、阻抗)参数设置5.3 线性分析及结果后处理六、非线性插入损失分析6.1 非线性模型模型建立（引用GT发动机模型）6.2 非线性分析与结果后处理七、 实验声源作为输入的插入损失分析7.1 分析功能与用途7.2 分析模型的建立-以实验测试的直管声源作为输入 7.3 WOT 加速工况分析(1000rpm—6000rpm) 7.4 分析及结果后处理八、系统进、排气尾管口噪音分析8.1进、排气系统模型的搭建8.2 输出控制、运行控制、工况控制等讲解8.3 分析及结果后处理讲解（背压,流速,温度等）8.4 Wave 声音文件与主观评价/联系扣扣987176235Q ：进气系统产生机理及控制方法A ：当发动机进气门打开时，由于活塞下行由于容积不断变大，产生一个压力降，此压力降形成一个稀疏波脉冲，向进气门口传播，这就是初级进气噪声，一般为低频成分。
《GTPOWER培训》课件
的应用案例
我们将分享GTPOWER在汽车和发电领域的实 际应用案例，帮助您更好地理解其价值和用 途。
参考资料
1. GTPOWER官方网站
访问GTPOWER官方网站获取更多关于该软件的详细信息和资源。
2. 《GTPOWER用户手册》
阅读《GTPOWER用户手册》以便更深入地了解软件功能和使用方法。
3. 《汽车工程手册》第九卷：内燃机原理
2. 热力学基础
深入了解热力学第一定律、热力学第二定律、 热力学循环过程和热力学性质计算。
4. GTPOWER应用案例
了解汽车引擎性能仿真、汽车排放分析和发电 机组性能分析等应用案例。
学习目标
1 1. 熟悉GTPOWER的基本概念和应用
场景
通过学习，您将了解GTPOWER在哪些领域有 着重要的应用，并掌握其基本概念。
2 2. 掌握热力学基础知识和GTPOWER
模型构建流程
我们将深入研究热力学基础知识，以及在 GTPOWER软件中构建模型的流程和技巧。
3 3. 学会使用GTPOWER软件进行性能
和排放分析
通过培训，您将学会如何使用GTPOWER软件 进行性能和排放方面的分析和评估。
4 4. 理解GTPOWER在汽车和发电领域
《GTPOWER培训》PPT课 件
在本课件中，我们将介绍GTPOWER软件的基本概念、热力学基础知识和应用 案例。通过本次培训，您将能够熟练掌握GTPOWER软件的使用和在汽车和发 电领域的应用。
主要内容
1. 简介
了解GTPOWER是什么以及在哪些领域应用。
3. GTPOWER软件介绍
掌握软件的基本概念和界面，以及使用技巧和 模型构建流程。
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流动模型类型 使用者自定义模型 活塞顶区域直径 活塞顶区域高度 延迟湍流衰减
零维燃烧模型，选用 Engcylcomb
着火延迟角 预混合分数 尾燃分数 预混合持续期 主要持续期 尾燃持续期 预混合指数 主燃指数 尾燃指数
温度区域的数目 已燃油分数 着火延迟系数 预混合持续期系数 主要持续期系数 尾燃持续期系数 NOx参考实体
概要
• GT-SUITE是内燃机，汽车及零部件的模拟软件。涵盖了内燃机、汽车、冷却系统、燃油供给系统、曲轴机构、配气
机构等六个方面，是内燃机制造公司和汽车厂制造公司理想的CAE工具。
• GT-POWER是GT-SUITE系列中最著名的一个软件。它应用于以下范围。 • 压燃式内燃机 • 火化点火式内燃机 • 二冲程/四冲程内燃机 • 单缸、多缸内燃机 • 直列、V型内燃机。 • 各种结构的增压系统：
运行参数的设置
方案的设置
运行结果
点击Run中的Start Simulation（开始仿真），运行结果 如图 压力曲线图
温度曲线图
缸内压力及放热率等的运行结果
P-V图
壁面传热率
缸内压力及放热率等的运行结果
放热率
燃烧率
缸内压力及放热率等的运行结果
累积燃烧率
传热系数
缸内压力及放热率等的运行结果
进气门计算运行结果
流量
升程
进气门计算运行结果
有效流通面积
排气门计算运行结果
流量
升程
批气门计算运行结果
有效流通面积
排气系统运行结果
排气管压力
排气管温度
排气系统运行结果
声速
进气系统运行结果
进气管压力
进气管温度
进气系统运行结果
声速
对应各模块的翻译
• 气缸模型的编辑
循环开始角 气缸几何结构 初始状态 充气效率的参考状态 诊断输出标志
喷入缸内油量
排放物的计算运行结果
缸内NOx平均浓度
缸内Soot平均浓度
排放物的计算运行结果
NOx浓度在CA=-3.3度时 NOx浓度在CA=14.3时度
随位置变化的浓度
随位置变化的浓度
排放物的计算运行结果
NOx浓度在CA=29.2时 度随位置变化的浓度
NOx浓度在CA=39.2时度 随位置变化的浓度
壁温实体（壁温模型的选择，设为指针变量） 流动实体（流动模型的选择） 传热实体*（或模型） 燃烧实体 扫气实体 排放物map实体 外部气缸模型 废气能量分数实体
缸径 分
混合物成分标志
气缸顶温度 活塞温度 气缸壁温度
活塞实体模型 初始漩涡率（在进气门关闭角度） 初始湍流率（在进气门关闭时刻） 初始湍流强度平方 初始湍流长度度量
多缸模型的建立
DI六缸直列
DI八缸v型
Si 六缸
对于增压发动机还应添加增压器模块 • 压气机模型的设置
压气机模型 使用者模型名字 入口压力标志 出口压力标志 质量系数 效率系数 效率：压缩比查阅定义 托架位置
压气机map图的设置
托架位置（一级增压选用1） Map实体或者文件
针对指针变量comp的设置
压气机map文件 绘图 参考压力 参考温度 参考气体常数 外部SAE文件名称
涡轮机模型的设置
涡轮机模型 使用者模型名字 入口压力标志 出口压力标志 质量系数 效率系数 效率：压缩比查阅 定义 废气阀直径 入口1的map分数 托架位置
托架位置
涡轮机map的设置
托架位置（一级增压选用1） Map实体或者文件
于气缸上侧是喷油子系统，气缸下侧为曲轴箱。
参数的输入
气缸输入参数主要包括 ● 气缸的主要参数包括循环开始角度、气缸几何结构、初始状态参数、各气缸燃烧形式关系、输出结
果诊断； ● 气缸的几何结构：直径、冲程、连杆长度、压缩比、冲程数等 ● 初始状态包括压力、温度以及成分； ● 燃烧模型采用准维喷雾模型； ● 传热模型采用woschni模型； ● 流动考虑湍流和涡流； ● 进排气系统主要输入参数包括管的长度、直径、离散长度、粗糙度、壁温、热传导以及初始状态等； ● 进排气门主要输入参数包括气门参考直径、间隙、升程、配气相位角、流动系数等； ● 喷油系统主要输入参数包括：喷油量、喷射起始角、以及喷嘴的主要结构参数、喷油压力等； ● 环境子系统主要输入参数包括压力、温度、成分等。
及其它资料。
◆涡轮增压 ◆机械增压 ◆多级增压 ◆ 相继涡轮增压（STC） 还可以实现 ◆均质充量压燃式内燃机 ◆缸内直喷汽油机 ◆自由活塞内燃机
通过使用这个软件，我们可以做很多方面的工作。下面简单介绍一下单缸柴油机的模型建立与模拟仿真计算。
单缸柴油机模型的建立
单缸柴油机模型的建立
• 建立的单缸柴油机模型主要包括： • 进气子系统； • 排气子系统； • 喷油子系统； • 曲轴箱子系统； • 环境子系统； • 气缸子系统； • 该单缸机的模型图如下所示： • 建立的模型是四气门的单缸柴油机，燃烧模型选用准维模型，传热模型使用Woschni模型计算。 • 从左至右，依次是环境子系统，进气子系统，进气门，气缸，排气门，排气子系统，环境子模型。位
涡轮机map文件 绘图 参考压力 参考温度 参考气体常数 外部SAE文件名称
最小效率 速度系数 压比系数 质量流量系数 效率系数 速度线延伸误差
在低BSR时，效率形状因子 在高BSR时，效率截据 在0BSR时，质量流量比 质量流量比指数
最佳BSR线的范围 最大效率曲线配合
最大效率曲线方式
• 相关翻译可以参见GT-POWER使用手册以