本文關(guān)鍵詞：柴油機(jī)進(jìn)氣道氣體流動(dòng)性能仿真分析

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【摘要】：在內(nèi)燃機(jī)的研發(fā)過(guò)程中，進(jìn)氣道設(shè)計(jì)的是否合理決定著進(jìn)入氣缸內(nèi)的空氣充量和氣體在缸內(nèi)形成渦流及滾流的能力，從而影響燃油與空氣的混合、火焰的傳播速度及燃燒的完善程度，并最終影響發(fā)動(dòng)機(jī)的整體性能和排放水平。 本文以某四氣門(mén)柴油機(jī)組合進(jìn)氣道為研究對(duì)象，以計(jì)算流體力學(xué)為理論基礎(chǔ)，以數(shù)值模擬分析方法為解決手段，以改進(jìn)優(yōu)化氣道結(jié)構(gòu)提高進(jìn)氣流量系數(shù)為主要目的，采用氣道穩(wěn)流試驗(yàn)與三維數(shù)值模擬仿真相結(jié)合的方法對(duì)該組合氣道進(jìn)氣過(guò)程中氣體流動(dòng)特性進(jìn)行研究分析。 首先，在氣道穩(wěn)流試驗(yàn)臺(tái)上測(cè)出評(píng)價(jià)進(jìn)氣道性能好壞的2個(gè)重要參數(shù)：渦流比和流量系數(shù)值，并獲得數(shù)值模擬所需的邊界條件。 其次，通過(guò)逆向工程獲得該進(jìn)氣道的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，在UG軟件中建立進(jìn)氣道的實(shí)體模型。應(yīng)用AVL-FIRE軟件對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)格劃分，，同時(shí)加載邊界條件、設(shè)置數(shù)值模擬所需的湍流模型及求解算法。采用CFD方法計(jì)算出該進(jìn)氣道在不同氣門(mén)升程下的渦流比和流量系數(shù)值，在保證數(shù)值模擬值與穩(wěn)流試驗(yàn)值之間吻合較好的基礎(chǔ)上對(duì)氣道內(nèi)的速度場(chǎng)、湍動(dòng)能場(chǎng)、三維跡線圖以及流量系數(shù)和渦流比值隨氣門(mén)升程變化的趨勢(shì)進(jìn)行了詳細(xì)分析，找出該氣道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理進(jìn)而導(dǎo)致該氣道流量系數(shù)較低的部位，并提出相應(yīng)的改進(jìn)方案。 最后，根據(jù)改進(jìn)方案對(duì)原始?xì)獾滥Ｐ椭匦滦薷暮笤俅文M。結(jié)果表明：改進(jìn)后的進(jìn)氣道平均流量系數(shù)提高了9.97%，達(dá)到了預(yù)期改進(jìn)的目標(biāo)。
【關(guān)鍵詞】：四氣門(mén)柴油機(jī) 組合進(jìn)氣道 流量系數(shù) 渦流比 穩(wěn)流試驗(yàn) CFD
【學(xué)位授予單位】：遼寧工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TK422
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 四氣門(mén)柴油機(jī)氣道組合方式及優(yōu)點(diǎn)11-12
• 1.2.1 氣道組合方式11
• 1.2.2 四氣門(mén)柴油機(jī)的優(yōu)點(diǎn)11-12
• 1.3 進(jìn)氣道的研究方法12-13
• 1.4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-17
• 1.4.1 進(jìn)氣流動(dòng)數(shù)值模擬國(guó)外研究狀況13-14
• 1.4.2 進(jìn)氣流動(dòng)數(shù)值模擬國(guó)內(nèi)研究狀況14-17
• 1.5 論文主要研究?jī)?nèi)容17-18
• 2 進(jìn)氣過(guò)程氣體流動(dòng)的數(shù)學(xué)模型及求解方法18-30
• 2.1 計(jì)算流體力學(xué)簡(jiǎn)介18
• 2.2 氣體流動(dòng)的控制方程18-21
• 2.2.1 質(zhì)量守恒方程18-19
• 2.2.2 動(dòng)量守恒方程19
• 2.2.3 能量守恒方程19-20
• 2.2.4 氣體狀態(tài)方程20-21
• 2.3 湍流模型21-24
• 2.3.1 湍流數(shù)值模擬方法的分類(lèi)22
• 2.3.2 標(biāo)準(zhǔn)k -ε雙方程模型22-23
• 2.3.3 k -ζ-f湍流模型23-24
• 2.4 邊界條件24-26
• 2.4.1 進(jìn)出口邊界條件25
• 2.4.2 壁面邊界條件25-26
• 2.5 控制方程的離散及求解26-28
• 2.5.1 離散方法26-27
• 2.5.2 離散格式27
• 2.5.3 控制方程的求解27-28
• 2.5.4 求解計(jì)算的收斂準(zhǔn)則28
• 2.6 整個(gè) CFD 求解流程28-29
• 2.7 本章小結(jié)29-30
• 3 氣道穩(wěn)流試驗(yàn)研究30-39
• 3.1 氣道穩(wěn)流試驗(yàn)30-35
• 3.1.1 穩(wěn)流試驗(yàn)的目的30
• 3.1.2 穩(wěn)流試驗(yàn)裝置30-32
• 3.1.3 測(cè)量方法32-33
• 3.1.4 穩(wěn)流試驗(yàn)操作步驟33-34
• 3.1.5 穩(wěn)流試驗(yàn)結(jié)果及分析34-35
• 3.2 氣道評(píng)價(jià)方法35-38
• 3.2.1 Ricardo 評(píng)價(jià)方法35-36
• 3.2.2 FEV 評(píng)價(jià)方法36-37
• 3.2.3 AVL 評(píng)價(jià)方法37-38
• 3.3 本章小結(jié)38-39
• 4 進(jìn)氣道模型建立與流場(chǎng)仿真分析39-58
• 4.1 AVL-Fire 軟件介紹39
• 4.2 氣道三維有限元模型的建立39-41
• 4.2.1 氣道幾何模型39-40
• 4.2.2 計(jì)算模型的建立40-41
• 4.3 計(jì)算網(wǎng)格的劃分41-43
• 4.4 求解器的設(shè)置43-44
• 4.4.1 邊界和初始條件的設(shè)定43
• 4.4.2 控制方程的離散及求解43-44
• 4.5 模型驗(yàn)證44-46
• 4.5.1 進(jìn)氣道計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比分析44-46
• 4.5.2 誤差分析46
• 4.6 流場(chǎng)分析46-57
• 4.6.1 不同升程下的跡線圖47-52
• 4.6.2 不同截面處的速度場(chǎng)分布圖52-55
• 4.6.3 不同截面處的湍動(dòng)能場(chǎng)分布圖55-57
• 4.7 本章小結(jié)57-58
• 5 進(jìn)氣道的結(jié)構(gòu)改進(jìn)58-69
• 5.1 進(jìn)氣道改進(jìn)方案 158-59
• 5.2 進(jìn)氣道改進(jìn)方案 259-63
• 5.2.1 方案 2 改進(jìn)思路與流場(chǎng)分析59-62
• 5.2.2 改進(jìn)前后計(jì)算結(jié)果對(duì)比62-63
• 5.3 進(jìn)氣道改進(jìn)方案 363-65
• 5.3.1 方案 3 改進(jìn)思路與流場(chǎng)分析63-65
• 5.3.2 改進(jìn)前后計(jì)算結(jié)果對(duì)比65
• 5.4 方案 4 氣門(mén)錐角的改進(jìn)65-67
• 5.5 本章小結(jié)67-69
• 6 結(jié)論69-71
• 6.1 全文總結(jié)69
• 6.2 工作展望69-71
• 參考文獻(xiàn)71-73
• 攻讀碩士期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況73-74
• 致謝74

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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5 熊莉芳;林源;李世武;;-湍流模型及其在FLUENT軟件中的應(yīng)用[J];工業(yè)加熱;2007年04期

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7 吳家

本文編號(hào)：534422