167FMI汽油机气道及缸内气体流动数值模拟

发布时间：2017-08-03 00:02

  本文关键词：167FMI汽油机气道及缸内气体流动数值模拟

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【摘要】：日益严重的环境问题与能源问题迫使发动机的性能不断提高。发动机的进气过程对发动机的动力性、燃油经济性及排放性能有着深刻的影响。本文在稳流试验的基础上,利用成熟CFD软件FIRE对167FMI汽油机的三种气道进行了气道—气缸内气体流动的稳态与瞬态模拟计算,对三种气道在进气性能及对缸内气流的组织能力等方面进行分析比较。通过搭建稳流试验台对三种气道进行测试,对结果进行处理,得到三种气道的流量系数,并对该结果进行验证,说明搭建的试验台可用于工程实际应用。将这三种气道的流量系数与其他机型的流量系数进行对比,指出此机型的流通能力处于中上水平。将稳流模拟计算的结果与试验值进行比较,整体大致吻合。划分动网格,对三种气道分别进行进气和压缩过程的瞬态模拟,分析不同曲轴转角下各气道缸内流场的分布,比较速度迹线图发现气道二与气道三在压缩过程形成大尺度的滚流运动,并能保持到压缩终了,而气道一滚流涡旋则较早的破碎致使其在上止点附近缸内的湍动能明显低于气道一与气道三,这不利于混合气的快速稳定地燃烧。最后指出气道中存在的回流区域及进气阻力较大的位置,提出改进建议。文章利用稳态和瞬态数值模拟的方法对同一机型的不同气道进行分析比较,揭示其缸内流场的差异,为气道的设计与改进提供方向与依据。
【关键词】：汽油机 稳态与瞬态模拟 动网格 气道及缸内流场
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK411
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-7
• 1 绪论7-11
• 1.1 研究的背景及意义7-8
• 1.2 气道流动数值模拟研究在国内外的发展及研究现状8-10
• 1.2.1 国外进气道流动模拟的发展及现状8-9
• 1.2.2 国内进气道流动模拟的发展及现状9-10
• 1.3 本文主要研究内容10-11
• 2 167FMI发动机进气道稳流试验测试11-22
• 2.1 气道几何构造与特征11-13
• 2.2 气道稳流试验测试13-21
• 2.2.1 气道评价方法13-15
• 2.2.2 稳流试验测试与结果的处理15-18
• 2.2.3 试验处理方法的验证18-20
• 2.2.4 不同机型间流量系数的比较20-21
• 2.3 本章小结21-22
• 3 不同进气道的稳态数值模拟分析22-37
• 3.1 进气道气体流动数值模拟基础22-25
• 3.1.1 流体控制方程22-24
• 3.1.2 控制方程的离散方法24-25
• 3.1.3 SIMPLE算法25
• 3.2 稳态计算模型及边界条件25-28
• 3.2.1 几何模型的处理及网格划分25-28
• 3.2.2 边界条件及模型初始化28
• 3.3 计算模型的验证28-30
• 3.4 不同气道流场特性对比30-36
• 3.4.1 稳流分析截图位置的选取30
• 3.4.2 气道速度与迹线分布图的分析30-33
• 3.4.3 气道湍动能分布图的分析33-34
• 3.4.4 各气道滚流比的比较34-35
• 3.4.5 气道改进的建议35-36
• 3.5 本本章小结36-37
• 4 不同进气道－缸内气体流动瞬态数值模拟37-59
• 4.1 汽油机瞬态计算模型的建立38-45
• 4.1.1 几何模型的建立38-40
• 4.1.2 动态网格的建立40-43
• 4.1.3 初始条件和边界条件的确定43-45
• 4.2 不同气道缸内流场运动变化过程分析45-57
• 4.2.1 速度与迹线分布图的分析对比45-54
• 4.2.2 湍动能的分析对比54-56
• 4.2.3 气道改进的建议56-57
• 4.3 本章小结57-59
• 5 全文总结及工作展望59-61
• 5.1 本文总结59-60
• 5.2 工作展望60-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-64

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本文编号：611753