車用柴油機螺旋進氣道設計參數(shù)優(yōu)化的數(shù)值研究.pdf

1、隨著全球汽車保有量的不斷增加，柴油機作為汽車主要動力源的使用，也越來越廣泛。然而，隨著石油資源的日益短缺與環(huán)境問題的不斷惡化，使得乘用車用高效低排放柴油發(fā)動機的開發(fā)顯得越來越重要。柴油機屬于擴散燃燒方式，提高燃油噴射過程中的缸內渦流比、加速缸內燃油的混合速率、改善柴油發(fā)動機的缸內燃燒過程，是實現(xiàn)柴油發(fā)動機高效低排放運行的關鍵技術之一。
　　 本文的研究對象是一臺車用四缸增壓中冷柴油發(fā)動機，通過三維CAD建模軟件進行了單缸的氣道及

2、燃燒室建模，采用最新的計算流體力學軟件-Converge進行CAE研究，以實現(xiàn)對柴油機螺旋進氣道結構參數(shù)的數(shù)值優(yōu)化。
　　 本文首先對柴油機螺旋進氣道的結構參數(shù)進行了分析，通過數(shù)值模擬的方法研究了單個結構參數(shù)改變對缸內渦流比和進氣量的影響，得到的結論是單個結構參數(shù)的微小變動都會對缸內渦流比產生較大的影響，而在本文的研究范圍內對缸內進氣量的影響可以忽略不計。接著，本文分析研究了多個結構參數(shù)同時改變對缸內渦流比的影響，結論是多個結構

3、參數(shù)對缸內渦流比的綜合作用效果不是單個結構參數(shù)作用效果的簡單疊加，缸內渦流比是各結構參數(shù)相互作用的結果，各結構參數(shù)與缸內渦流比之間存在復雜的非線性關系。
　　 為建立采用Computational Fluid Dynamics(CFD)優(yōu)化設計螺旋進氣道的方法，本文采用均勻設計法，對影響柴油機螺旋進氣道性能的五個關鍵結構參數(shù)設計了5因素11水平的數(shù)值模擬試驗。同時，采用了回歸分析的方法對試驗數(shù)據(jù)進行了回歸分析，得出了各結構參數(shù)與

4、缸內渦流比之間的回歸方程。通過對回歸方程的分析得出了使缸內渦流比為最佳值的各結構參數(shù)取值，并預測了缸內渦流比的最大值和最小值。
　　 最后，將數(shù)值模型的結構參數(shù)修改為各結構參數(shù)的最佳取值，通過對缸內流動的分析，得出了由試驗設計回歸分析所得的各結構參數(shù)與缸內渦流比的回歸方程能很好的預測和反映缸內渦流比的大小的結論，并通過分析回歸方程，使得各結構參數(shù)達到最佳取值，從而獲得預期的缸內渦流比，達到優(yōu)化柴油機螺旋進氣道結構設計的目的。