雙切向進氣道進氣評價參數(shù)計算修正及優(yōu)化設計研究.pdf

1、作為發(fā)動機進氣系統(tǒng)的關鍵結構之一，進氣道性能的好壞直接決定著發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性和排放性。近年來，計算流體動力學CFD技術在進氣道開發(fā)設計中得到了廣泛的應用，已然成為與氣道穩(wěn)流試驗并重的氣道性能評價手段。然而，針對當前氣道穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬計算精度低這一普遍存在的工程問題，至今尚未見公開發(fā)表的關于氣道計算方法修正的研究成果。同時，傳統(tǒng)的氣道研究集中于性能的評價上，對于近年來在柴油機中逐漸推廣應用的雙切向進氣道的研究較少，尤其是針對新型的偏心

2、倒角結構對于進氣特性的影響，目前鮮有研究。
　　本文以某國Ⅴ柴油機開發(fā)為背景，針對氣道穩(wěn)態(tài)評價參數(shù)計算方法以及雙切向進氣道的優(yōu)化設計開展了深入研究。首先，分析了導致傳統(tǒng)氣道計算方法精度低的主要因素，通過引入多孔介質(zhì)模型對傳統(tǒng)計算方法進行了修正。研究結果表明，新的計算方法可以有效地提高氣道模擬計算精度，尤其是在渦流比的計算方面。針對傳統(tǒng)氣道評價參數(shù)平均值定義復雜繁瑣且不統(tǒng)一的問題，提出了基于氣門升程區(qū)間占整個進氣行程比例的新的平均流

3、量系數(shù)、渦流比定義方法，該方法不僅簡單明了，而且通過3組獨立的氣道試驗數(shù)據(jù)驗證了其與AVL平均值定義之間存在良好的對應關系。
　　同時，對在研柴油機雙切向進氣道進行了初步設計，并利用氣道穩(wěn)流試驗對初步設計的氣道進行了性能評估；為進一步提高該氣道進氣渦流比，本文提出了基于新型偏心倒角結構的氣道設計方法。為研究偏心倒角結構對于進氣特性的影響規(guī)律，分析設計了25組不同偏心倒角匹配方案并進行了試驗研究，研究結果表明偏心倒角對于進氣流量系數(shù)

4、無明顯影響；當氣門升程小于6mm時，偏心倒角可以顯著提高進氣渦流比，而當升程大于6mm時偏心倒角對渦流比則無明顯影響。鑒于穩(wěn)態(tài)試驗是單獨對氣道在各獨立升程下進行試驗，無法體現(xiàn)實際進氣過程的連續(xù)性的不足，本文采用瞬態(tài)數(shù)值模擬方法研究了偏心倒角結構對于進氣特性的影響隨曲軸轉角的變化規(guī)律，揭示了偏心倒角對于瞬態(tài)渦流比影響的累加效應。為驗證該氣道設計是否滿足低速時的扭矩設計需求以及是否達到國Ⅴ排放標準，試制了在研柴油機的第一代樣機并利用發(fā)動機臺