車(chē)用柴油機(jī)進(jìn)氣道的CFD研究.pdf

1、進(jìn)氣道的結(jié)構(gòu)直接影響到進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)的充量大小和渦流強(qiáng)弱，而渦流的強(qiáng)弱和充量的大小對(duì)內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性有著重要的影響。因此，進(jìn)氣道的設(shè)計(jì)在發(fā)動(dòng)機(jī)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中占有重要的地位。傳統(tǒng)的氣道研發(fā)采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)和穩(wěn)流試驗(yàn)相結(jié)合的方法，研制周期長(zhǎng)，成本費(fèi)用高，而且難以得到理想的方案。采用三維數(shù)值模擬的方式研究進(jìn)氣道，不僅可以獲得綜合評(píng)價(jià)參數(shù)，而且可以得到氣道內(nèi)部流場(chǎng)的微觀信息，為氣道優(yōu)化設(shè)計(jì)和改進(jìn)提供重要依據(jù)。
　　 本文在大量

2、閱讀相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，綜合國(guó)內(nèi)外內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣道及缸內(nèi)空氣流動(dòng)計(jì)算和試驗(yàn)研究的情況，針對(duì)國(guó)內(nèi)某型柴油機(jī)切向進(jìn)氣道，選定了進(jìn)氣道流動(dòng)的數(shù)學(xué)模型和數(shù)值方法，采用三維制圖軟件Pro/Engneer建立了進(jìn)氣道模型、氣門(mén)座圈模型、氣門(mén)模型、氣缸模型，并組合建立了進(jìn)氣系統(tǒng)三維模型：利用前處理軟件GAMBIT對(duì)進(jìn)氣系統(tǒng)三維數(shù)模進(jìn)行了處理并進(jìn)行CFD計(jì)算所要求的網(wǎng)格劃分，然后輸出合理的網(wǎng)格文件。論述了常用的氣道試驗(yàn)方法，介紹了天津大學(xué)國(guó)家燃燒實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的

3、TUST-102型氣道穩(wěn)流試驗(yàn)臺(tái)，采用常用的氣道流通特性評(píng)價(jià)參數(shù)，無(wú)因次流量系數(shù)和無(wú)量綱渦流比作為評(píng)價(jià)進(jìn)氣道性能的依據(jù)，利用氣道穩(wěn)流試驗(yàn)臺(tái)對(duì)進(jìn)氣道進(jìn)行了穩(wěn)流試驗(yàn)，并以試驗(yàn)結(jié)果作為邊界條件，在Fluent軟件中導(dǎo)入相應(yīng)的網(wǎng)格文件并進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，為了認(rèn)識(shí)缸內(nèi)的速度、壓力等微觀信息，通過(guò)分析研究大量的文獻(xiàn)，確定采用κ～ε模型、SIMPLE算法對(duì)進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)行了三維CFD數(shù)值模擬：按試驗(yàn)所得的Ricardo流量系數(shù)和Ricardo渦流比驗(yàn)證了計(jì)算

4、結(jié)果，兩者的趨勢(shì)吻合較好，證明了應(yīng)用CFD模擬氣道流場(chǎng)的正確性，從而給出了氣道內(nèi)詳細(xì)的壓力分布、流場(chǎng)分布、湍動(dòng)能分布以及跡線圖等微觀流場(chǎng)信息，根據(jù)這些微觀流場(chǎng)信息對(duì)氣道結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，提出了氣道結(jié)構(gòu)的改進(jìn)建議，根據(jù)改進(jìn)建議對(duì)氣道三維模型進(jìn)行了修改，對(duì)修改后的三維模型再次進(jìn)行了CFD模擬計(jì)算，計(jì)算結(jié)果顯示修改后模型進(jìn)氣性能有一定的提高，驗(yàn)證了應(yīng)用CFD技術(shù)改進(jìn)進(jìn)氣道方法的可行性。
　　 本文采用氣道穩(wěn)流試驗(yàn)和三維CFD數(shù)值模擬相結(jié)