本文關(guān)鍵詞：飛機(jī)除冰車發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)流場(chǎng)分析

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【摘要】：飛機(jī)除冰車是機(jī)場(chǎng)冬季為飛機(jī)機(jī)身進(jìn)行除冰作業(yè)的地面設(shè)備之一,能有效的保證飛機(jī)安全起飛。除冰車在工作時(shí)圍繞飛機(jī)低速行駛,由于其工作環(huán)境的特殊性要求除冰車發(fā)動(dòng)機(jī)具有良好的性能。而發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)作為整車上重要的零部件之一,不僅能減少?gòu)U氣的排放污染和噪聲,它的流動(dòng)性能和結(jié)構(gòu)會(huì)直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的排放性、經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性。因此,對(duì)特殊環(huán)境下工作的飛機(jī)除冰車的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)做深入的研究是很有必要的。發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)內(nèi)流場(chǎng)的氣流是復(fù)雜的三維非定常流動(dòng),對(duì)其的理論研究只能簡(jiǎn)化和抽象,很難得到準(zhǔn)確的解析解;而傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法對(duì)人力物力消耗大,時(shí)間周期也非常長(zhǎng)。因此本文選擇了CFD方法對(duì)飛機(jī)除冰車發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行研究分析,該方法在排氣系統(tǒng)的前期設(shè)計(jì)與后期的優(yōu)化改進(jìn)都起到了重要作用。本文是結(jié)合項(xiàng)目“飛機(jī)除冰車發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)流場(chǎng)分析”,首先通過(guò)流體力學(xué)基本理論以及CFD的基本原理對(duì)飛機(jī)除冰車發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)進(jìn)行理論分析計(jì)算并且通過(guò)一下幾個(gè)方面對(duì)其進(jìn)行仿真分析。第一,采用GT-Power軟件對(duì)飛機(jī)除冰車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行一維建模,對(duì)比發(fā)動(dòng)機(jī)仿真數(shù)據(jù)和實(shí)際外特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),驗(yàn)證模型的正確性;第二,對(duì)排氣系統(tǒng)進(jìn)行一維的建模,分析不同結(jié)構(gòu)的排氣系統(tǒng)管道對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響,找到適合該發(fā)動(dòng)機(jī)的最優(yōu)管道結(jié)構(gòu);第三,建立了原排氣系統(tǒng)以及兩種優(yōu)化改進(jìn)后的排氣系統(tǒng)的三維模型,采用Fluent軟件對(duì)三種方案的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行了分析計(jì)算,得到排氣系統(tǒng)內(nèi)流場(chǎng)的壓力場(chǎng)、速度流場(chǎng)、溫度場(chǎng)等結(jié)果,以排氣背壓和壓降為主要參考因素,內(nèi)流場(chǎng)流速,溫度為輔助參考因素,在提出的三種方案中找到了相對(duì)更好的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu);第四,通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架實(shí)驗(yàn),論證了本文對(duì)飛機(jī)除冰車發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)流場(chǎng)分析研究方法的可行性。本文通過(guò)對(duì)飛機(jī)除冰車發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的理論以及數(shù)值模擬分析,在一維仿真分析中,得到排氣系統(tǒng)管道截面直徑為80mm時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩和功率達(dá)到最大,燃油消耗率達(dá)到最小。在三維仿真中,得到三種方案中含漸縮管方案的排氣系統(tǒng)是產(chǎn)生的排氣背壓小,產(chǎn)生的壓降小,能較快速的排出廢氣的排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
【關(guān)鍵詞】：飛機(jī)除冰車 建模仿真 GT-POWER FLUENT 背壓
【學(xué)位授予單位】：西華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U464.134.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-17
• 1.1 研究意義與背景10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀13
• 1.3 飛機(jī)除冰車及工作環(huán)境介紹13-14
• 1.4 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)的發(fā)展概況14-15
• 1.5 本文的主要工作15-17
• 2 排氣系統(tǒng)流場(chǎng)計(jì)算基本理論17-26
• 2.1 CFD的理論方法17-21
• 2.1.1 控制方程17-18
• 2.1.2 離散方法18-19
• 2.1.3 基于FVM的流體力學(xué)方程離散方法19-20
• 2.1.4 FVM的求解方法20-21
• 2.2 湍流的數(shù)值模擬21-24
• 2.2.1 雷諾時(shí)均算法（RANS算法）21-23
• 2.2.2 直接數(shù)值模擬（DNS）23-24
• 2.2.3 大渦模擬（LES）24
• 2.3 基于流體力學(xué)理論對(duì)排氣系統(tǒng)壓力的理論計(jì)算24-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 3 飛機(jī)除冰車發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)一維仿真26-43
• 3.1 重型車排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)介紹26-27
• 3.2 仿真軟件的介紹27-28
• 3.3 發(fā)動(dòng)機(jī)一維模型搭建與驗(yàn)證28-30
• 3.4 排氣系統(tǒng)冷端一維模型搭建30-37
• 3.4.1 排氣管道搭建31
• 3.4.2 消聲器模型搭建31-33
• 3.4.3 消聲器性能分析33-37
• 3.5 發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)一維仿真分析37-42
• 3.5.1 排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求37
• 3.5.2 排氣系統(tǒng)仿真37-38
• 3.5.3 仿真結(jié)果分析38-42
• 3.6 本章小結(jié)42-43
• 4 排氣系統(tǒng)內(nèi)流場(chǎng)分析43-68
• 4.1 模擬軟件介紹43-45
• 4.1.1 Fluent軟件概述43-44
• 4.1.2 Fluent數(shù)值求解方法44-45
• 4.2 仿真建模45-53
• 4.2.1 基本模型建立45-47
• 4.2.2 流道抽取及網(wǎng)格劃分47-52
• 4.2.3 計(jì)算模型52
• 4.2.4 邊界條件52-53
• 4.3 計(jì)算結(jié)果分析53-64
• 4.3.1 壓力場(chǎng)分析53-56
• 4.3.2 速度場(chǎng)分析56-58
• 4.3.3 溫度場(chǎng)分析58-60
• 4.3.4 流線與湍動(dòng)能分析60-64
• 4.3.5 結(jié)論64
• 4.4 漸縮管結(jié)構(gòu)研究64-67
• 4.4.1 壓力場(chǎng)分析64-66
• 4.4.2 速度場(chǎng)分析66-67
• 4.4.3 結(jié)論67
• 4.5 本章小結(jié)67-68
• 5 研究方法試驗(yàn)驗(yàn)證68-79
• 5.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>68
• 5.2 實(shí)驗(yàn)儀器的選擇及實(shí)驗(yàn)環(huán)境介紹68-69
• 5.2.1 壓力傳感器的選擇68
• 5.2.2 數(shù)據(jù)采集器的選擇68
• 5.2.3 實(shí)驗(yàn)環(huán)境介紹68-69
• 5.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容69-78
• 5.3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)一維模型搭建與驗(yàn)證69-72
• 5.3.2 發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與一維仿真72-75
• 5.3.3 發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)三維仿真與實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析75-78
• 5.3.4 結(jié)論78
• 5.4 本章小結(jié)78-79
• 結(jié)論79-81
• 參考文獻(xiàn)81-84
• 附錄A 圖表索引84-87
• 附錄B 注釋清單87-89
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文及科研成果89-90
• 致謝90-91

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本文編號(hào)：1045307