車用柴油機進氣道的CFD研究.pdf

1、進氣道的結(jié)構(gòu)直接影響到進入內(nèi)燃機氣缸內(nèi)的充量大小和渦流強弱，而渦流的強弱和充量的大小對內(nèi)燃機的動力性、經(jīng)濟性和排放性有著重要的影響。因此，進氣道的設(shè)計在發(fā)動機的開發(fā)過程中占有重要的地位。傳統(tǒng)的氣道研發(fā)采用經(jīng)驗設(shè)計和穩(wěn)流試驗相結(jié)合的方法，研制周期長，成本費用高，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氣道，不僅可以獲得綜合評價參數(shù)，而且可以得到氣道內(nèi)部流場的微觀信息，為氣道優(yōu)化設(shè)計和改進提供重要依據(jù)。
　　 本文在大量

2、閱讀相關(guān)文獻的基礎(chǔ)上，綜合國內(nèi)外內(nèi)燃機進氣道及缸內(nèi)空氣流動計算和試驗研究的情況，針對國內(nèi)某型柴油機切向進氣道，選定了進氣道流動的數(shù)學模型和數(shù)值方法，采用三維制圖軟件Pro/Engneer建立了進氣道模型、氣門座圈模型、氣門模型、氣缸模型，并組合建立了進氣系統(tǒng)三維模型：利用前處理軟件GAMBIT對進氣系統(tǒng)三維數(shù)模進行了處理并進行CFD計算所要求的網(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方法，介紹了天津大學國家燃燒實驗室開發(fā)的

3、TUST-102型氣道穩(wěn)流試驗臺，采用常用的氣道流通特性評價參數(shù)，無因次流量系數(shù)和無量綱渦流比作為評價進氣道性能的依據(jù)，利用氣道穩(wěn)流試驗臺對進氣道進行了穩(wěn)流試驗，并以試驗結(jié)果作為邊界條件，在Fluent軟件中導入相應(yīng)的網(wǎng)格文件并進行參數(shù)設(shè)置，為了認識缸內(nèi)的速度、壓力等微觀信息，通過分析研究大量的文獻，確定采用κ～ε模型、SIMPLE算法對進氣系統(tǒng)進行了三維CFD數(shù)值模擬：按試驗所得的Ricardo流量系數(shù)和Ricardo渦流比驗證了計算

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