發(fā)布時間：2017-10-09 18:43

  本文關鍵詞：基于AVL-FIRE的6110柴油機氣道結構優(yōu)化分析研究

  更多相關文章： CFD數(shù)值模擬 流量系數(shù) 渦流比 柴油機 氣道

【摘要】：伴隨著能源危機時代的到來，以及世界各國環(huán)保意識的日益增強，各個國家都在不斷開發(fā)高性能、低排放發(fā)動機。而對全球范圍內應用最廣的動力機械柴油機來說，降低耗能和排放已經(jīng)成為其研究的重點方向，而氣道的設計優(yōu)化對發(fā)動機的影響又是非常重大的。氣道在柴油機正常運作中，其結構直接影響著發(fā)動機缸內進氣充量的大小和渦流強弱，而兩者對發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性和排放都有著重要的影響。因此，氣道的設計優(yōu)化在發(fā)動機的開發(fā)過程中占有重要的地位。 本文首先對氣道優(yōu)化、氣道設計理論以及氣道數(shù)值模擬的研究現(xiàn)狀進行了詳細回顧，并結合CFD數(shù)值模擬軟件的研究現(xiàn)狀，確定利用AVL-Fire三維流體仿真模擬軟件對本文所研究的6110柴油機氣道進行仿真分析。同時，本文著重從數(shù)學模型建立、數(shù)值分析方法以及氣道評價上進行了詳細的闡述，從而確定本課題研究的主要流程和步驟。 課題研究中以原機已有氣道穩(wěn)流試驗數(shù)據(jù)為基礎，通過對6110柴油機進氣道進行結構分析，運用三維制圖軟件(Pro/E)建立了氣道、氣門、氣缸等部件在內的三維模型，并結合原機氣道穩(wěn)流試驗結果確定模型邊界條件。其次利用AVL-Fire三維流體仿真軟件，對該柴油機的氣道進行了2mm，4mm，6mm，8mm，10mm不同氣門升程的三維穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬計算，得出速度跡線、流量系數(shù)以及渦流比等重要評價指標：進排氣道流通系數(shù)分別為0.384、0.424，渦流比為2.886。結合速度跡線云圖發(fā)現(xiàn)氣道入口處氣體流速相對較高，其它區(qū)域相對較緩。究其原因，氣門與氣門座之間流通截面對進入氣缸內的氣體質量流影響較大，直接影響著整個氣道的流通性能。為此，考慮從進排氣道DV值、氣門錐角和氣門座圈底孔倒角等相關結構參數(shù)進行優(yōu)化。最后，在原機模型的基礎上提出兩種優(yōu)化方案，并利用AVL-Fire軟件進行仿真驗證�？偨Y出方案2進氣道綜合流量系數(shù)在原機基礎上提升了0.0433；進氣渦流比基本持平，保持在2.88附近；排氣道綜合流量系數(shù)增加了0.0156的改善效果。由此為優(yōu)化氣道流通特性研究提供了理論依據(jù)。 最后，，通過對全文的工作進行總結，指出課題研究中的一些不足之處，并結合本文課題對今后的研究工作進行了展望。
【關鍵詞】：CFD數(shù)值模擬 流量系數(shù) 渦流比 柴油機 氣道
【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TK423
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 1 緒論10-23
• 1.1 課題的研究背景及意義10-11
• 1.2 國內外氣道氣體流動數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀11-19
• 1.2.1 氣道優(yōu)化和氣道流動理論研究12-15
• 1.2.2 國外氣道氣體流動數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.3 國內氣道氣體流動數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀17-19
• 1.3 CFD 數(shù)值模擬軟件發(fā)展現(xiàn)狀19-21
• 1.4 本文研究的主要工作內容21-23
• 2 氣道流場的數(shù)學模型及求解方法23-35
• 2.1 氣體運動控制方程23-33
• 2.1.1 質量守恒方程24
• 2.1.2 動量守恒方程24-27
• 2.1.3 能量守恒方程27
• 2.1.4 湍流輸運方程27-31
• 2.1.5 總體數(shù)學模型分析31-33
• 2.2 控制方程的離散與求解33-34
• 2.3 控制方程的收斂準則34
• 2.4 本章小結34-35
• 3 氣道數(shù)值模擬分析及評價方法35-41
• 3.1 概述35
• 3.2 有限體積法35-38
• 3.3 計算網(wǎng)格及生成38-40
• 3.4 運算步驟40
• 3.5 本章小結40-41
• 4 氣道流動仿真計算及分析41-64
• 4.1 幾何模型建立及邊界條件的確定41-52
• 4.1.1 氣道三維實體模型創(chuàng)建43-45
• 4.1.2 網(wǎng)格的劃分45-47
• 4.1.3 邊界條件及求解器設置47-52
• 4.2 原機氣道仿真計算結果與分析52-56
• 4.3 氣道優(yōu)化分析及方案提出56-57
• 4.4 氣道優(yōu)化方案仿真計算結果與分析57-63
• 4.4.1 方案一優(yōu)化結果與分析57-59
• 4.4.2 方案二優(yōu)化結果與分析59-62
• 4.4.3 氣道優(yōu)化前后主要性能指標對比分析62-63
• 4.5 本章小結63-64
• 5 全文總結與工作展望64-66
• 5.1 全文總結64
• 5.2 未來展望64-66
• 參考文獻66-69
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學術論文69-70
• 致謝70-71

【參考文獻】

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本文編號：1001834