本文關(guān)鍵詞：內(nèi)燃機(jī)進(jìn)排氣過程數(shù)值模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：發(fā)動機(jī)性能的好壞是汽車行駛過程中的最主要因素，而發(fā)動機(jī)氣缸內(nèi)工作過程是一個很復(fù)雜的過程，發(fā)動機(jī)工作過程包括四個沖程：進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程，本文只對進(jìn)排氣過程進(jìn)行研究，利用軟件對發(fā)動機(jī)進(jìn)排氣過程進(jìn)行模擬。 以前主要是通過實驗的方法來對發(fā)動機(jī)進(jìn)排氣工作過程進(jìn)行研究，最后得出來的是進(jìn)排氣工作過程中氣體流動過程中的參數(shù)，用實驗的方法來研究氣體的流動狀態(tài)，這種方法不僅實驗周期特別長而且花費特別大。同時由于實驗過程中各種偶然的因素太多，故測得數(shù)據(jù)不是那么的準(zhǔn)確，近年來隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和計算流體力學(xué)等理論的不斷完善，研究發(fā)動機(jī)工作過程的主要方式逐漸變成了數(shù)值模擬方法（CFD），各國研究的熱點主要是對發(fā)動機(jī)缸內(nèi)氣體流動進(jìn)行瞬態(tài)數(shù)值模擬研究，因為發(fā)動機(jī)實際工作過程就是一個瞬態(tài)的過程，所以瞬態(tài)數(shù)值模擬能夠直觀的觀察到各種流場狀態(tài)在氣缸內(nèi)的形成，獲得的流場信息更加全面準(zhǔn)確。另外數(shù)值模擬的方法還有成本低、周期短等優(yōu)點，目前，在機(jī)械設(shè)計方面，采用這種計算機(jī)輔助設(shè)計的方式已經(jīng)極為普遍。 在本次發(fā)動機(jī)工作過程流場模擬中，本文主要做了以下工作，對某柴油機(jī)的進(jìn)氣道、排氣道、進(jìn)氣門、排氣門、活塞和缸套等進(jìn)行三維建模；研究了如何對進(jìn)排氣道、氣門、氣缸進(jìn)行動網(wǎng)格劃分，，并通過建立程序確保進(jìn)排氣門與活塞運動相協(xié)調(diào)，劃分網(wǎng)格的過程中必須使網(wǎng)格在模擬過程中保持良好的質(zhì)量，以保證整個模擬的準(zhǔn)確度；本文運用fluent軟件對發(fā)動機(jī)整個工作過程進(jìn)行了模擬仿真，不涉及到燃燒及噴霧過程，只對進(jìn)排氣過程中的氣體流場進(jìn)行模擬，分析了氣體運動的速度場和壓力場等參數(shù)的變化，分析結(jié)果表明： （a）在排氣的過程中，在排氣門開啟之前，缸內(nèi)壓強(qiáng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于排氣道的壓強(qiáng)，隨著活塞的運動和排氣門的開啟，缸內(nèi)的氣體由于缸內(nèi)壓強(qiáng)大開始朝排氣道劇烈運動，這時缸內(nèi)的速度很大，然后隨著缸內(nèi)壓強(qiáng)的減小，排氣道內(nèi)部的壓強(qiáng)不斷增大，氣缸內(nèi)部氣體流動速度也在逐漸下降，在排氣過程的最后缸內(nèi)壓強(qiáng)與排氣道壓強(qiáng)差距很小。 （b）在進(jìn)氣的過程中，隨著活塞的運動，氣缸的容積在不斷擴(kuò)大，氣缸內(nèi)部壓強(qiáng)在逐步減小，由于缸內(nèi)壓強(qiáng)相比較排氣道的壓強(qiáng)較小，大量的氣體通過進(jìn)氣門進(jìn)入氣缸內(nèi)部，氣流流動速度開始增大，隨著進(jìn)氣量的逐漸增大，氣缸內(nèi)部壓強(qiáng)也在不斷增大，最后氣缸內(nèi)部壓強(qiáng)與進(jìn)氣道的壓強(qiáng)差距較小，氣缸內(nèi)部的氣流速度也在逐漸減小。 （c）由前面對不同曲軸轉(zhuǎn)角時氣缸內(nèi)部氣體速度矢量云圖發(fā)現(xiàn)，進(jìn)氣門在其中起到了阻流板的作用，初期在進(jìn)氣門與氣缸壁的兩側(cè)產(chǎn)生了兩個渦流，隨后在活塞的不斷運動下，兩個渦流在進(jìn)氣過程的末期形成了一個很大的滾流，滾流的形成對發(fā)動機(jī)缸內(nèi)氣體的混合和燃燒起著非常有利的作用。
【關(guān)鍵詞】：發(fā)動機(jī) 工作循環(huán)過程 缸內(nèi)流場 瞬態(tài)數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TK401;TK421
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1. 緒論10-18
• 1.1. 研究背景10-11
• 1.2. 研究意義11-12
• 1.3. 國內(nèi)外研究狀況12-16
• 1.3.1. 國外研究狀況12-15
• 1.3.2. 國內(nèi)研究狀況15-16
• 1.4. 本文主要研究內(nèi)容16-18
• 2. CFD 模擬理論基礎(chǔ)及方法介紹18-44
• 2.1. 概述18-23
• 2.1.1. 計算流體動力學(xué)簡介18-19
• 2.1.2. 發(fā)動機(jī)缸內(nèi)氣體的主要流動方式19-21
• 2.1.3. CFD 求解過程21-22
• 2.1.4. CFD 具體工作步驟22-23
• 2.2. FLUENT 概述23-25
• 2.2.1. Fluent 軟件的簡介23-25
• 2.2.2. Fluent 軟件的求解步驟25
• 2.3. 流動與傳熱問題的控制方程25-30
• 2.3.1. 連續(xù)性方程26
• 2.3.2. 動量方程26-27
• 2.3.3. 能量方程27-28
• 2.3.4. 動網(wǎng)格守恒方程28-29
• 2.3.5. 通用控制方程29-30
• 2.3.6. 其他控制方程30
• 2.4. 數(shù)值計算方法30-33
• 2.5. 湍流的數(shù)值模擬33-42
• 2.5.1. S-A 模型36-37
• 2.5.2. k-ε模型37-40
• 2.5.3. RSM 模型40-41
• 2.5.4. LES 模型41-42
• 2.6. 內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)各階段工作過程模擬42-43
• 2.6.1. 進(jìn)氣過程42
• 2.6.2. 排氣過程42-43
• 2.7. 邊界條件簡介43-44
• 3. 內(nèi)燃機(jī)進(jìn)排氣模型的建立和網(wǎng)格的生成44-55
• 3.1. 幾何模型的建立44-46
• 3.2. 網(wǎng)格的分類及劃分46-53
• 3.2.1. 動網(wǎng)格模型47-48
• 3.2.2. 網(wǎng)格的劃分48-50
• 3.2.3. 動網(wǎng)格的劃分50-53
• 3.3. 邊界條件53-55
• 4. 柴油機(jī)進(jìn)排氣過程缸內(nèi)流場分析55-77
• 4.1. 排氣過程55-59
• 4.1.1. 排氣過程的壓力變化56
• 4.1.2. 排氣過程的速度變化56-59
• 4.2. 進(jìn)氣過程59-77
• 4.2.1. 氣體速度流場的變化分析60-72
• 4.2.2. 氣體壓強(qiáng)流場的分析72-77
• 5. 總結(jié)與展望77-79
• 5.1. 總結(jié)77-78
• 5.2. 展望78-79
• 參考文獻(xiàn)79-83
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果83-84
• 致謝84

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：內(nèi)燃機(jī)進(jìn)排氣過程數(shù)值模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：392700