1、 GT-SUITE 发动机/动力系统/车辆性能仿真软件包 日本西迪阿特有限公司 GT-SUITE 发动机/动力系统/车辆性能仿真软件包 GT-SUITE是一个集成化的CAE软件包，主要应用于发动机、动力系统、车辆性能等的设计和分析工作，包括下列模块： 1. GT-POWER发动机的性能、噪声的仿真计算，以及完整的电子控制功能的设计。 2. GT-DRIVE车辆和动力系统的仿真计算，包括循环工况和驱动系统部件的动态分析。 3. GT-VTRAIN配气机构运动学、动力学和摩擦学的仿真计算，凸轮轴震动分析，凸轮的设计。 4. GT-COOL发动机的热管理，以及冷却系统的分析。 5. GT-FUEL燃
2、油供给系统压力和流动情况的动力学计算，液压系统的分析。 6. GT-CRANK刚性或柔性曲轴的动力学分析，发动机的平衡、机体震动、发动机安装位置、轴承油膜分析。 1上述模块涵盖了发动机机/动力系统/车辆设计和分析工作的许多内容，它们被紧密地集成在一起，这种组织形式有很多优点：采用同一个用户交互界面；相同的前处理（建模）和后处理（计算结果的输出）；相同的仿真计算流程；各模块之间数据兼容等等。因此用户只要掌握了GT-SUITE中的一个模块，那么他就已经知道了其它模块的使用方法，这样节省了很多学习时间。 先进的特性： null 高度集成的发动机+动力系统+车辆仿真计算功能。 null 所有的GT-S
3、UITE模块使用的是同一个界面。 null 针对同一个物理现象，GT-SUITE通常提供了不同层次的物理模型，用户可以根据实际情况选择不同复杂程度的模型。 null 用户可以在初次建模时使用简化模型，而在进一步的计算中将模型细化。 null 集成了一个完整的多自变量优化功能，用户可以方便地建立优化的目标、约束条件、自变量等。 null 能够自动完成多个算例的仿真计算，模型中的参数对应于不同的算例可以有不同的值。 null 内置了控制系统模型和数据处理模型数据库 null 在模型图上用户可以自定义子模型。 null 批处理功能，远程计算能力。 null 友好的用户模型建立方式。 null 良好的
4、在线帮助。 模型图的建立 null 通过鼠标的单击、拖动等动作，将模型从模型数据库中导入到建模区中。：2null 使用面向对象的软件设计方法减少了用户的工作量，具有不同结构参数的同一物理模型，只要建立一个模型即可，减少了数据的冗余和输入数据的工作量。 null 用户可以根据需要使用、修改、定制自己的模型数据库。 null 不仅可以在不同的模型图中相互拷贝模型，而且可以在GT-SUITE的各个软件模块之间拷贝模型。 null 用户可以将一个系统分成若干部分分别建模，保存在不同的文件中，然后在总模型中调用相应的文件。 null 可以使用的操作系统：Windows 95/98/NT/2000/XP、
5、Linux和UNIX。 输入/输出的可视化： null 输入的几何结构可以按比例显示。 null 计算参数实时监控。 null 可以将不同模型的结果显示在同一张图上。 null 瞬态过程的动画显示。 null 很强的数据后处理和显示能力。 null 输入/输出参数的单位可以由用户自由选择。 与第三方软件的耦合使用： null 与STAR-CD进行一维/三维的耦合计算。 null 与SIMULINK（Mathworks,Inc）进行控制功能的设计。 null 与MS/EXCEL的耦合使用简化了输入输出。 null 与modeFRONTIER耦合可以进行多目标、多自变量、多约束的优化设计。 3GT
6、-POWER GT-POWER已经被用于全球众多领先的发动机和车辆的制造厂、研究所，是一款几乎成为工业标准的发动机仿真软件。它具有使用方便以及与GT-SUITE其它模块高度集成等优势。 在同类软件中，GT-POWER是最全面、最灵活的一种仿真软件，市场占有率最高，适用于许多研究开发项目。与第三方软件的耦合使用进一步加强了它的功能，如STAR-CD、SIMULINK、modeFRONTIER、MS/EXCEL和Bistro等。 GT-POWER可以用于发动机稳态和瞬态的仿真计算，也可以用于发动机/动力系统的控制系统分析。它适用于几乎所有形式的内燃机，同时用它的部件可以搭建出用户设计的各种新型发动
7、机。 GT-POWER另一个成功的原因是拥有一支庞大的工程师队伍，他们有着多年的发动机设计、研发经验，以及大规模商业软件开发的成功经验。这使得软件的更新速度很快，能根据用户的要求和反馈信息及时升级软件。我们为用户提供的是及时、高质量的技术支持。 主要应用： null 扭矩曲线。 null 燃油消耗率。 null 燃烧和排放分析。 null 进气系统的设计和优化。 4null 气门升程曲线和正时的优化。 null EGR。 null 排气系统的在暖车过程中的响应特性。 null 气缸部件的热分析。 null 噪声分析（进气/排气噪声）。 null 涡轮增压器匹配，废气阀和旁通阀的设计。 null
8、 涡轮增压器的动态响应特性。 气缸部件的温度： null 在排气和进气过程中的瞬态温度响应。 null 内置了气缸有限元温度分析求解器。 null 输出的数据可以用于有限元分析。 流动的求解： null 基于一维流体动力学计算。 null “空气”可以通过混合不同的气体得到，考虑湿度对气体特性的影响。 null 燃料：碳氢化合物、酒精、氢等任意组分。 5null 燃烧的产物多达11种。 null 完整的化学平衡计算。 null 气体可以作为理想气体或真实气体处理。 null 发动机中的任何部分都可以用STAR-CD建模，然后耦合计算。 燃烧/排放： null 直喷式柴油机多区燃烧模型（400区
9、）。 null 火花塞引燃式发动机的湍流火焰模型（从CAD得到燃烧室的3D形状）。 null 缸内直喷汽油机（GDI）燃烧模型。 null 韦伯函数模型（汽油机、柴油机）。 null 直接输入实验测得的放热率曲线。 火花塞null 引燃式发动机的NOx和爆null 机的NOx和碳烟模型。 null 户编写自己的燃烧过程。 系统的震模型。 直喷式柴油null 催化器的化学反应模型。 允许用null 平均值发动机应用于控制6设计。 null 进气口的湿壁模型（用于描述燃油喷到进气口壁面上形成油膜、油膜蒸噪声分析和压力损失。 置的噪声。 null ）。 缸内压力分析： 分析。 压力计算燃烧放热率。
10、消声器壳体的形状。 发和输送的模型）。 ： null 噪声null 在外部任意麦克风位null 瞬态噪声分析（比如10006000rpm加速过程）。 通过噪声（移动的车辆null 倍频分析（1、1/3和1/10）。null 压力曲线null 由实验得到的缸内器的前处理工具： null 从CAD得到消声null 复杂几何形状的3D网格划分。 null 可以模拟直管、弯管、同心管、打孔管、消声织物、挡板等。 null 与GT-SUITE集成在一起。 7后处理： 于图形界面的后处理工具。 D的数据图。 一起。 比例显示管路。 真计算报表。 null 基null 可以快速得到发动机的2D或3null
11、在同一张图中，可以将不同算例的数据显示在null 实验数据可以通过外部文件或MS Excel导入。 null 在模型图中直接得到相应模块的结果。 null 动画显示。 null 在模型图上按null 用户可以根据需要定制自己的仿涡轮增压/超高增压： 机。 null 多个涡轮和压气null 变截面涡轮和压气机。null 内置、外置废气阀。 null 机械增压。 null 动力涡轮。 8null 多入口涡轮和压气机。 阀或VGT 压器数据与GT-POWER预处理后的控制方面ITE的内置控制模块库实现控制功能。 null 根据负荷自动调节的废气null 在map图上显示工作点的位置。 null 数据
12、的分析（显示了制造厂提供的增数据的对比情况）。 的应用： null 使用GT-SUnull 传感器和执行器用于建立控制模型。 null 使用GT-SUITE提供的PID控制器。 null 与SIMULINK耦合计算。 9GT-DRIVE GT-DRIVE是一种多用途的车辆/驱动系统动力学分析工具。 主要应用： null 发动机+变速箱+车辆的选型和匹配。 null 循环驾驶工况的仿真计算，包括循环燃油经济性和排放。 null 车辆性能预测。 null 驱动系统部件的模拟（如离合器、液力变矩器、变速箱、制动器、轮胎和驱动系统的布置等）。 null 发动机和动力系统的控制。 GT-DRIVE的运行
13、方式包括静态、动力学（根据驾驶员动作求解）、运动学（从已知的车辆运动情况求解）和专家模式。 静态模式： null 发动机+变速箱+车辆的选型和匹配。 null 各档位的特性： null 牵引力。 null 牵引功率。 null 零坡度的加速性。 null 恒定速度下的最大爬坡能力。 null 燃油消耗率。 10动力学模式： null 油门、离合器、变速箱档位和制动器的控制，通过驾驶员模型或SIMULINK。 null 自动换档（作为发动机转速或车速，以及负荷的函数）。 null 加速时间（如0100kph或0400m） null 燃油消耗率和排放情况。 null 部件的详细情况：扭转振动、离合
14、器结合过程、轮胎牵引等。 运动学模式： null 输入：车速曲线或循环驾驶工况。 null 计算相应的发动机转速和扭矩，以实现指定的驾驶工况。 null 燃油消耗率和排放可以对应于多种形式下的结果：总和、平均、有效指示功和指定距离等。 专家系统/报表模式： null 用户提出一系列问题，比如： null 在每个档位下的最大爬坡能力。 null 指定循环驾驶工况中车辆的燃油经济性和排放。 null 从静止加速到指定速度或距离所需的时间。 null 仿真计算自动进行。 null 自动设置每个问题的输入条件和输出变量。 null 以HTML格式输出结果。 null 用户可以将问题保存便于以后的使用
15、11发动机模型： 1. 以map图的形式表示出发动机的性能。 null BMEP、燃油消耗率和排放。 null 执行速度快。 2. 平均值发动机模型。 null 具有完整的进排气管路系统。 null 描述了暖车过程和涡轮增压器的滞后效应。 null 应用于控制方面可以取得合适的计算速度。 12驱动系统/车体模型： null 滑移特性：离合器、液力变矩器、轮胎、制动器。 null 路面，拖车。 null 基于控制系统的驾驶员模型。 null 混合动力车。 null 两种层次的驱动系统建模方式： null 典型的驱动系统只要一个模块即可表示，该模块是由GT-DRIVE预编程的，采用单自由度和运动学
16、方式进行计算。 null 从模型库中拖入相应的模型建立详细的模型图（变速箱、驱动轴、车体等），可以模拟不同的驱动系统布置、扭转振动等。 13GT-VTRAIN GT-VTRAIN主要应用于配气机构的机械运动和摩擦分析，是一种先进的设计工具。它的计算精度和可靠性已经被大量的实际应用所证实。 主要应用： null 配气机构（多体）动力学计算。 null 配气机构的运动学计算。 null 凸轮设计。 null 准动力学（刚性）分析，正规化力和分离速度。 null 接触力和冲击力，气门落座速度和反弹。 null 凸轮随动件的摩擦、赫兹应力、变形、油膜厚度。 null 凸轮轴的扭转/弯曲的动态特性。 n
17、ull 凸轮轴轴承轨迹、摩擦扭矩。 null 配气机构的摩擦力和功率损失。 GT-VTRAIN建模范围广泛，从标准的配气结构布置到所有现代形式，包括推杆、顶置凸轮、摆臂式和摇臂式顶置凸轮、直接操纵式等。GT-VTRAIN提供了完整的动力学/液力学基本部件，同时也提供了许多预变程的复合部件，比如用于标准配气机构的部件（摇臂、提升阀、液力间隙调节器等）。使用复合部件可以减少建模的时间，而基本部件的使用可以拓展GT-VTRAIN的应用范围。因此，GT-VTRAIN是一种配气机构多体动力学计算的软件。 14主要功能： null 单个或多个凸轮。 null 实心或液力挺柱。 null 平面或滚动随动件。
18、 null 单级或两级气门弹簧（机械或空气弹簧）。 null 弹簧振荡和弹簧圈的相互干扰。 null 缸内和气门背部压力的影响。 null 部件热膨胀的影响。 null 多个循环过程的仿真计算。 null 摩擦导致的力/功率损失。 null 可以输出所有部件的位移、速度、加速度、力、扭矩和变形。 null 轴承轨迹，油膜厚度。 null 落座速度。 null 内置了一个凸轮设计工具。 15GT-COOL GT-COOL是用于发动机热管理系统设计和分析的先进软件。它是专门为发动机和车辆制造商以及发动机热管理部件供应商设计的。可以用于稳态和瞬态的分析，包括经简化的发动机和车辆模型。只要投入很小的工
19、作量（车辆和发动机模型可以在GT-DRIVE、GT-POWER、GT-COOL之间相互拷贝），就可以分析瞬态循环工况（FTP、MVEG等标准循环工况）。GT-COOL所采用的隐式格式流动求解器，求解快速、稳定、可靠。 GT-COOL含有建立完整的冷却系统所需的所有模型，可以模拟空气侧、冷却水侧、机油/变速箱油冷却器，以及其它流体系统。 主要应用： null 发动机暖车。 null 散热器，水泵和管路尺寸。 null 温控阀。 null 瞬态过程中系统的运行情况。 null 冷却系统控制策略的设计。 16部分模型： null 热交换器。 null 温控阀，阀门，节流口。 null 变截面管道。
20、null 冷却风扇（电动或硅胶离合器传动）。 车辆循环驾驶工况分析： GT-COOL相对于其它流体管路分析软件，有一个很大的优势是它可以很方便地建立起发动机/车辆冷却系统。 17输入参数： null 车辆的特性（质量、牵引系数、轮胎尺寸等）。 null 变速箱的传动比和档位的切换点。 null 发动机的散热量map图，是发动机转速和BMEP的函数。 null 车辆运动情况的描述。 输出参数： null 通过对车速的积分和求导，可以得到车辆的移动距离和加速度。 null 车辆的速度、加速度和传动比可以用于计算发动机的转速和BMEP。 null 基于map图的冷却系统散热量取决于发动机的负荷。 车
21、辆和发动机模型可以直接在不同GT-DRIVE模型图之间拷贝，如Ctrl+C、Ctrl+V等简单动作。 18GT-FUEL GT-FUEL是一款通用型的液力系统仿真软件，特别适合于燃油喷射系统，可用于众多结构形式的喷油器。它的求解器基于完全可压缩一维N-S方程，考虑了燃油中溶解/卷吸气体的效应，以及压力波动导致的气蚀。GT-FUEL可以用于汽油机和柴油机燃油的喷射系统，如共轨供油系统、单体泵系统等。在GT-FUEL的模型数据库中，内置了很多可靠的复合模型，以便用户快速建立复杂的液力系统，如喷油器、液力阻尼器、缓冲阀、凸轮驱动泵等。由于GT-FUEL详细模拟了流动和机械部件，因此它可以准确可靠地预
22、测喷射系统的性能。 GT-FUEL拥有一个通用的液力部件数据库，所以它还可以用于其它自动液力系统，如制动系统、动力操纵系统和碟形离合器，成为一种通用型的液力系统仿真软件。 先进的特性： null 主要部件都有复合模型（预装配）。 null 直列柱塞泵。 null 输油泵、缓冲阀。 null 喷油器。 null 用内置的流动、机械和控制部件可以方便地建立其它复杂部件。 null 与STAR-CD耦合计算可以详细研究系统中某些部分的3D流动特性。 null 与SIMULINK耦合计算可以用于控制系统的分析。 19求解方法： null 结合了一维可压缩流体动力学计算和二维多体动力学计算。 null
23、气蚀/蒸发的气泡输送模型。 null 捕捉卷吸（溶解）气体的效应。 null 利用弹性方程求解厚壁模型，得到管子直径在压力作用下的动态变化过程。 主要应用： null 稳态或瞬态过程分析。 null 共轨或泵-管-嘴供油系统。 null 高压（直喷式柴油机）或低压（汽油机）供油系统。 null 系统共振和模式形状的鉴定。 null 喷油器、输送阀等的动态特性。 20GT-CRANK GT-CRANK是一款用于发动机动力学分析和曲轴机构设计的工具。 主要功能： null 刚性曲轴动力学计算。 null 发动机的不平衡力（振动）和不平衡力矩。 null 发动机机体/变速箱（刚性）振动的动力学分析，
24、考虑了发动机安装位置和方式的影响；分析和设计发动机的安装系统。 null 曲轴的扭转动力学计算，包括模态分析。 null 连杆和主轴承油膜流体动力学分析，轴承油膜厚度和轨迹的计算。 主要应用： null 稳态或瞬态过程分析。 null 2或4冲程发动机。 null 直列或V型发动机。 null 一体式或分离式平衡重。 21null 左手或右手规则的间隔布置（V型发动机）。 null 活塞销、曲轴和连杆轴心的偏移。 null 每个气缸可以有不同的属性。 刚性曲轴动力学计算： null 活塞运动的预测。 null 曲柄销和活塞销（侧面）力。 null 连杆和主轴承的负荷。 null 曲轴内部扭矩和发动机输出扭矩。 null 所有部件的质量和几何形状带来的影响。 22发动机机体振动/安装系统： null 可以考虑：安装位置和方向，安装的刚度/阻尼特性。 null 机体在不平衡力/力矩激励下的6自由度模型。 null 在重心和安装位置的运动和力。 null 路面对安装点的激励。 null 机体振动频率和模式形状。 发动机的平衡： null 不平衡（发动机后座力）扭矩。 null 不平衡力和力矩Fx、Fy、Mx、My。 null 带有一个或多个平衡重的平衡轴。 null 不平衡力力矩的阶分析。 null 求解过程精确（高阶，非近似）。 23
