柴油机螺旋进气道三维流场数值模拟及其性能研究

发布时间：2017-11-18 01:26

  本文关键词：柴油机螺旋进气道三维流场数值模拟及其性能研究

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【摘要】：在发动机工作过程中,进气系统、燃油喷射系统和燃烧室结构是燃烧系统的三个重要组成成分,三者之间的合理匹配不仅有助于保证工质燃烧的质量,而且可以提高发动机的综合性能。在进气系统中,螺旋进气道扮演着重要的角色,缸内充量系数的大小、气体的速度和压力分布以及涡流的形成状况都受螺旋进气道结构的直接影响,优质的气道能够明显的提高发动机的动力性、经济性以及环保性。因此,研究螺旋进气道的性能并设计出合适的气道参数有助于得到精确的流量系数和涡流比,这对发动机的性能优化非常重要。以往的进气道研究大多采用传统的经验设计和稳流试验结合的方法,但是这种方法耗时耗力,成本较高。通过三维仿真软件对发动机进气道进行三维数值模拟的方法时间短,能够方便快捷的获取气道的综合评价参数和流动特性。本课题以潍柴6160柴油机螺旋进气道为研究对象,对其进行模拟计算和分析。首先确定进气道数值模拟计算用到的数学模型和理论方法,分析进气道内部的三维湍流流动信息,然后通过AVL-Fire软件和CONVERGETM软件对螺旋进气道三维几何模型进行稳态和瞬态模拟计算。在稳态模拟下,得到了不同气门升程的流量系数和涡流比,以及气体流动迹线图、压力分布图、湍动能图和速度等值线图等流场特性云图;在瞬态模拟下,得到了瞬态状况下的涡流比和湍动能(TKE)的数据值,并对其变化趋势作了详细分析和介绍。通过对气体流动特性云图的分析,找出螺旋进气道中不合理的部位,针对气道的缺陷,利用三维建模软件CATIA和Pro/Engineer对原气道进行修改优化,再次进行数值模拟计算。结果表明,改进后的进气道,其进气流量系数和涡流比有所提高,提高程度达10%～20%,气道内部的流场分布也得到良好的改善,这对提高发动机的进气量有参考价值。
【学位授予单位】：齐鲁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK423

【参考文献】

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本文编号：1198078