本文關(guān)鍵詞：雙切向進(jìn)氣道進(jìn)氣評價(jià)參數(shù)計(jì)算修正及優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

  更多相關(guān)文章： 多孔介質(zhì) 平均流量系數(shù) 平均渦流比 偏心倒角 穩(wěn)流試驗(yàn) 瞬態(tài)渦流比

【摘要】：作為發(fā)動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)之一,進(jìn)氣道性能的好壞直接決定著發(fā)動機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性。近年來,計(jì)算流體動力學(xué)CFD技術(shù)在進(jìn)氣道開發(fā)設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用,已然成為與氣道穩(wěn)流試驗(yàn)并重的氣道性能評價(jià)手段。然而,針對當(dāng)前氣道穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬計(jì)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(guān)于氣道計(jì)算方法修正的研究成果。同時(shí),傳統(tǒng)的氣道研究集中于性能的評價(jià)上,對于近年來在柴油機(jī)中逐漸推廣應(yīng)用的雙切向進(jìn)氣道的研究較少,尤其是針對新型的偏心倒角結(jié)構(gòu)對于進(jìn)氣特性的影響,目前鮮有研究。本文以某國V柴油機(jī)開發(fā)為背景,針對氣道穩(wěn)態(tài)評價(jià)參數(shù)計(jì)算方法以及雙切向進(jìn)氣道的優(yōu)化設(shè)計(jì)開展了深入研究。首先,分析了導(dǎo)致傳統(tǒng)氣道計(jì)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(jì)算方法進(jìn)行了修正。研究結(jié)果表明,新的計(jì)算方法可以有效地提高氣道模擬計(jì)算精度,尤其是在渦流比的計(jì)算方面。針對傳統(tǒng)氣道評價(jià)參數(shù)平均值定義復(fù)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(gè)進(jìn)氣行程比例的新的平均流量系數(shù)、渦流比定義方法,該方法不僅簡單明了,而且通過3組獨(dú)立的氣道試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了其與AVL平均值定義之間存在良好的對應(yīng)關(guān)系。同時(shí),對在研柴油機(jī)雙切向進(jìn)氣道進(jìn)行了初步設(shè)計(jì),并利用氣道穩(wěn)流試驗(yàn)對初步設(shè)計(jì)的氣道進(jìn)行了性能評估;為進(jìn)一步提高該氣道進(jìn)氣渦流比,本文提出了基于新型偏心倒角結(jié)構(gòu)的氣道設(shè)計(jì)方法。為研究偏心倒角結(jié)構(gòu)對于進(jìn)氣特性的影響規(guī)律,分析設(shè)計(jì)了25組不同偏心倒角匹配方案并進(jìn)行了試驗(yàn)研究,研究結(jié)果表明偏心倒角對于進(jìn)氣流量系數(shù)無明顯影響;當(dāng)氣門升程小于6mm時(shí),偏心倒角可以顯著提高進(jìn)氣渦流比,而當(dāng)升程大于6mm時(shí)偏心倒角對渦流比則無明顯影響。鑒于穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)是單獨(dú)對氣道在各獨(dú)立升程下進(jìn)行試驗(yàn),無法體現(xiàn)實(shí)際進(jìn)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(jié)構(gòu)對于進(jìn)氣特性的影響隨曲軸轉(zhuǎn)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(yīng)。為驗(yàn)證該氣道設(shè)計(jì)是否滿足低速時(shí)的扭矩設(shè)計(jì)需求以及是否達(dá)到國V排放標(biāo)準(zhǔn),試制了在研柴油機(jī)的第一代樣機(jī)并利用發(fā)動機(jī)臺架進(jìn)行了性能測試,試驗(yàn)測得1000rpm時(shí)的扭矩為202N?m,大于設(shè)計(jì)目標(biāo)值200N?m,而裸機(jī)的排放同樣達(dá)到了相應(yīng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
【關(guān)鍵詞】：多孔介質(zhì) 平均流量系數(shù) 平均渦流比 偏心倒角 穩(wěn)流試驗(yàn) 瞬態(tài)渦流比
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK422
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-12
• 字母注釋表12-13
• 第一章 緒論13-20
• 1.1 引言13-16
• 1.2 課題研究內(nèi)容、現(xiàn)狀及意義16-20
• 1.2.1 課題研究內(nèi)容16-17
• 1.2.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-19
• 1.2.3 課題研究意義19-20
• 第二章 流體數(shù)值仿真相關(guān)理論20-27
• 2.1 流動控制方程20-22
• 2.2 湍流模型方程22-23
• 2.3 標(biāo)準(zhǔn)k ?ε 模型23-24
• 2.4 有限體積法24-26
• 2.4.1 有限體積法的基本思想24-26
• 2.4.2 有限體積法的特點(diǎn)26
• 2.5 本章小結(jié)26-27
• 第三章 氣道穩(wěn)態(tài)評價(jià)參數(shù)計(jì)算修正27-47
• 3.1 氣道的作用及開發(fā)流程27-30
• 3.1.1 氣道的作用27-28
• 3.1.2 典型的氣道開發(fā)流程28-29
• 3.1.3 CFD在氣道開發(fā)中的應(yīng)用29-30
• 3.2 AVL氣道評價(jià)體系30-33
• 3.2.1 AVL流量系數(shù)30
• 3.2.2 AVL渦流比30-31
• 3.2.3 AVL葉片式氣道穩(wěn)流試驗(yàn)臺31-32
• 3.2.4 傳統(tǒng)氣道計(jì)算方法32-33
• 3.3 渦流動量計(jì)式氣道穩(wěn)流試驗(yàn)臺33-34
• 3.4 氣道計(jì)算方法的改進(jìn)34-37
• 3.4.1 氣道計(jì)算幾何模型的改進(jìn)34-35
• 3.4.2 多孔介質(zhì)模型35-36
• 3.4.3 微角動量矩的求和36-37
• 3.5 兩種方法計(jì)算結(jié)果對比37-41
• 3.5.1 氣道穩(wěn)流試驗(yàn)37-38
• 3.5.2 計(jì)算邊界條件38
• 3.5.3 傳統(tǒng)方法計(jì)算結(jié)果38-39
• 3.5.4 多孔介質(zhì)方法計(jì)算結(jié)果39-41
• 3.6 氣道評價(jià)參數(shù)的平均值定義方法41-46
• 3.6.1 平均值的定義41-44
• 3.6.2 新的平均值定義與AVL平均值定義的關(guān)系44-46
• 3.7 本章小結(jié)46-47
• 第四章 雙切向進(jìn)氣道的優(yōu)化設(shè)計(jì)47-69
• 4.1 氣道的初步設(shè)計(jì)47-48
• 4.1.1 氣道結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)47
• 4.1.2 氣道性能評估47-48
• 4.2 氣道的優(yōu)化設(shè)計(jì)48-54
• 4.2.1 偏心倒角結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)48-49
• 4.2.2 不同偏心倒角方案的穩(wěn)流試驗(yàn)49-54
• 4.3 偏心倒角對瞬態(tài)渦流比的影響54-63
• 4.3.1 移動網(wǎng)格的劃分54-56
• 4.3.2 瞬態(tài)計(jì)算邊界條件56-57
• 4.3.3 瞬態(tài)計(jì)算結(jié)果分析57-63
• 4.4 樣機(jī)臺架試驗(yàn)63-68
• 4.4.1 樣機(jī)臺架試驗(yàn)簡介64-65
• 4.4.2 樣機(jī)臺架試驗(yàn)結(jié)果分析65-68
• 4.5 本章小結(jié)68-69
• 第五章 全文總結(jié)及展望69-71
• 5.1 全文總結(jié)69-70
• 5.2 展望70-71
• 參考文獻(xiàn)71-73
• 發(fā)表論文73-74
• 致謝74-75

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1 張冀U，

本文編號：1063252