【摘要】：氣缸內(nèi)的氣體流動是實現(xiàn)高效、低污染柴油機的關(guān)鍵之一,而柴油機缸內(nèi)氣流的流動狀況很大程度上受到進(jìn)氣道的影響。進(jìn)氣道作為柴油機的重要組成部分,影響著缸內(nèi)混合氣的形成及燃燒過程,從而間接地影響著柴油機的動力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性。為此,本文以Wartsila4L20船用四沖程增壓柴油機為研究對象,對進(jìn)氣道的流動特性進(jìn)行了三維瞬態(tài)模擬分析。首先,采用液態(tài)硅膠鑄模法獲得目標(biāo)柴油機的進(jìn)氣道模型,并把經(jīng)3D掃描后得到的點云數(shù)據(jù)導(dǎo)入至CATIA軟件中進(jìn)行逆向曲面重建,獲得完整的計算區(qū)域幾何模型。在對模型進(jìn)行初始網(wǎng)格劃分的基礎(chǔ)上,根據(jù)柴油機的實際工作狀況進(jìn)行動網(wǎng)格劃分,利用AVL BOOST軟件搭建一維整機仿真模型,經(jīng)試驗驗證后,獲得進(jìn)氣道瞬態(tài)模擬所需的初始條件和邊界條件。然后,對柴油機進(jìn)氣道的進(jìn)氣過程進(jìn)行三維瞬態(tài)數(shù)值模擬計算,研究氣體流動隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化規(guī)律和渦流演變歷程,并引入渦流比、滾流比、平均湍動能、湍流耗散率、質(zhì)量流量和進(jìn)氣量作為宏觀評價指標(biāo),進(jìn)一步定量地分析流場變量隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化趨勢。對比相關(guān)文獻(xiàn)后得出,本文的模擬結(jié)果符合發(fā)動機瞬態(tài)仿真的客觀規(guī)律,具備一定的準(zhǔn)確性。最后,探究柴油機進(jìn)氣道主要結(jié)構(gòu)參數(shù)對流動特性影響規(guī)律。單獨改變進(jìn)氣道的螺旋室高度和氣閥錐角,進(jìn)行瞬態(tài)數(shù)值模擬,以上述進(jìn)氣道宏觀參數(shù)為評價指標(biāo),研究螺旋室高度和氣閥錐角的變化對進(jìn)氣道流動特性的影響規(guī)律。仿真結(jié)果表明:渦流比和滾流比隨螺旋室高度的增加而減小;平均湍動能和湍流耗散率隨螺旋室高度的增加而增大;質(zhì)量流量和進(jìn)氣量受螺旋室高度變化的影響在誤差允許的范圍內(nèi)可忽略不計。隨著氣閥錐角的增大,渦流比變化不大,滾流比(TRx)先減小后增大,滾流比(TRy)隨之減小;平均湍動能和湍流耗散率隨氣閥錐角的增加先增大后減小;質(zhì)量流量和進(jìn)氣量隨氣閥錐角的增大而減小。結(jié)合宏觀評價參數(shù)的變化曲線,并參考各評價參數(shù)在宏觀分析中的重要程度后得出:當(dāng)螺旋室高度為10mm,氣閥錐角為20°時,即原進(jìn)氣道的初始結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)置較為合理。
【圖文】：

更有效率地進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，而且可以得到更高精度的點云數(shù)據(jù)［４６］。逡逑采用液態(tài)硅膠鑄模的方法獲得Ｗａｒｔｓｉｌａ邋４Ｌ２０船用四沖程柴油機進(jìn)氣道的點云逡逑數(shù)據(jù)，得到的進(jìn)氣道硅膠模型如圖３．１所示。逡逑：爐；：l．逡逑圖３．１進(jìn)氣道硅膠模型逡逑Ｆｉｇ．３．１邋Ｓｉｌｉｃａ邋ｇｅｌ邋ｍｏｄｅｌ邋ｏｆ邋ｉｎｔａｋｅ邋ｐｏｒｔ逡逑１０逡逑

進(jìn)氣道幾何模型重構(gòu)后，即可在此基礎(chǔ)上添加進(jìn)氣閥和氣缸部分。為了簡化逡逑模型，在保證不影響計算結(jié)果的前提下，忽略了排氣閥和某些過渡圓角、倒角等逡逑細(xì)節(jié)。圖３．４為說明書上進(jìn)氣閥的具體尺寸，圖３．５為氣閥和氣缸的幾何模型，，圖逡逑３．６為活塞位于上止點時仿真所需的整個計算域模型。逡逑Ａ  逡逑ｉ邐／邐ｉ逡逑＾〃／邐Ｉ邋．逡逑ａ邋．一’逡逑ｉ逡逑圖３．４進(jìn)氣閥尺寸逡逑Ｆｉｇ．３．４邋Ｉｎｔａｋｅ邋Ｖａｌｖｅｓ逡逑１２逡逑
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U664.121

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

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本文編號：2602979