內(nèi)燃機(jī)進(jìn)排氣過程數(shù)值模擬.pdf

1、發(fā)動(dòng)機(jī)性能的好壞是汽車行駛過程中的最主要因素，而發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)工作過程是一個(gè)很復(fù)雜的過程，發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程包括四個(gè)沖程：進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程，本文只對(duì)進(jìn)排氣過程進(jìn)行研究，利用軟件對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣過程進(jìn)行模擬。
　　以前主要是通過實(shí)驗(yàn)的方法來對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣工作過程進(jìn)行研究，最后得出來的是進(jìn)排氣工作過程中氣體流動(dòng)過程中的參數(shù)，用實(shí)驗(yàn)的方法來研究氣體的流動(dòng)狀態(tài)，這種方法不僅實(shí)驗(yàn)周期特別長(zhǎng)而且花費(fèi)特別大。同時(shí)由于實(shí)驗(yàn)過程中各種

2、偶然的因素太多，故測(cè)得數(shù)據(jù)不是那么的準(zhǔn)確，近年來隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和計(jì)算流體力學(xué)等理論的不斷完善，研究發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程的主要方式逐漸變成了數(shù)值模擬方法（CFD），各國(guó)研究的熱點(diǎn)主要是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)氣體流動(dòng)進(jìn)行瞬態(tài)數(shù)值模擬研究，因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工作過程就是一個(gè)瞬態(tài)的過程，所以瞬態(tài)數(shù)值模擬能夠直觀的觀察到各種流場(chǎng)狀態(tài)在氣缸內(nèi)的形成，獲得的流場(chǎng)信息更加全面準(zhǔn)確。另外數(shù)值模擬的方法還有成本低、周期短等優(yōu)點(diǎn)，目前，在機(jī)械設(shè)計(jì)方面，采用這種計(jì)算機(jī)輔

3、助設(shè)計(jì)的方式已經(jīng)極為普遍。
　　在本次發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程流場(chǎng)模擬中，本文主要做了以下工作，對(duì)某柴油機(jī)的進(jìn)氣道、排氣道、進(jìn)氣門、排氣門、活塞和缸套等進(jìn)行三維建模；研究了如何對(duì)進(jìn)排氣道、氣門、氣缸進(jìn)行動(dòng)網(wǎng)格劃分，并通過建立程序確保進(jìn)排氣門與活塞運(yùn)動(dòng)相協(xié)調(diào)，劃分網(wǎng)格的過程中必須使網(wǎng)格在模擬過程中保持良好的質(zhì)量，以保證整個(gè)模擬的準(zhǔn)確度；本文運(yùn)用fluent軟件對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)整個(gè)工作過程進(jìn)行了模擬仿真，不涉及到燃燒及噴霧過程，只對(duì)進(jìn)排氣過程中的氣體流

4、場(chǎng)進(jìn)行模擬，分析了氣體運(yùn)動(dòng)的速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)等參數(shù)的變化，分析結(jié)果表明：
　　（a）在排氣的過程中，在排氣門開啟之前，缸內(nèi)壓強(qiáng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于排氣道的壓強(qiáng)，隨著活塞的運(yùn)動(dòng)和排氣門的開啟，缸內(nèi)的氣體由于缸內(nèi)壓強(qiáng)大開始朝排氣道劇烈運(yùn)動(dòng)，這時(shí)缸內(nèi)的速度很大，然后隨著缸內(nèi)壓強(qiáng)的減小，排氣道內(nèi)部的壓強(qiáng)不斷增大，氣缸內(nèi)部氣體流動(dòng)速度也在逐漸下降，在排氣過程的最后缸內(nèi)壓強(qiáng)與排氣道壓強(qiáng)差距很小。
　　（b）在進(jìn)氣的過程中，隨著活塞的運(yùn)動(dòng)，氣缸的容積在

5、不斷擴(kuò)大，氣缸內(nèi)部壓強(qiáng)在逐步減小，由于缸內(nèi)壓強(qiáng)相比較排氣道的壓強(qiáng)較小，大量的氣體通過進(jìn)氣門進(jìn)入氣缸內(nèi)部，氣流流動(dòng)速度開始增大，隨著進(jìn)氣量的逐漸增大，氣缸內(nèi)部壓強(qiáng)也在不斷增大，最后氣缸內(nèi)部壓強(qiáng)與進(jìn)氣道的壓強(qiáng)差距較小，氣缸內(nèi)部的氣流速度也在逐漸減小。
　?。╟）由前面對(duì)不同曲軸轉(zhuǎn)角時(shí)氣缸內(nèi)部氣體速度矢量云圖發(fā)現(xiàn)，進(jìn)氣門在其中起到了阻流板的作用，初期在進(jìn)氣門與氣缸壁的兩側(cè)產(chǎn)生了兩個(gè)渦流，隨后在活塞的不斷運(yùn)動(dòng)下，兩個(gè)渦流在進(jìn)氣過程的末期形