JE4D28A柴油机进气道数值模拟与优化设计

发布时间：2017-08-22 02:30

  本文关键词：JE4D28A柴油机进气道数值模拟与优化设计

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【摘要】：随着环境问题越来越严重,高性能、低排放的发动机已成为必然的趋势,而进气道设计在发动机开发过程中具有重要的地位,其结构会影响到进气道流动特性,从而影响到缸内的燃烧状况,是实现高性能低排放的关键零件。在传统方法中,常常是运用经验设计加上稳流试验的结合方法,这种方法周期较长,成本很高。而采用数值模拟加上稳流试验的方法来研究进气道进气状况简洁明了地得出进气过程中进气道及缸内的流动特性,大大缩短开发时间,减少开发成本,为进气道性能分析、评价和优化设计提供方法和依据。本文以柴油机进气道为研究对象,对某一批次三个型号相同的JE4D28A柴油机缸盖进行气道稳流试验,对比了三个缸盖在稳流试验下的流量系数和涡流比,得出了三个缸盖组合气道的Ricardo平均评价参数。分析后发现,流量系数、涡流比较平均值的总体偏差较小,说明该批次三个缸盖进气道流量系数、涡流比一致性较好。利用CATIA软件对JE4D28A柴油机进气道进行数模搭建,使用气道稳流试验数据设置数值模拟计算的边界条件,借助AVL-FIRE软件对进气道进行三维流动数值模拟,得到流量系数、涡流比、速度分布图等数据,发现与气道稳流试验得到的数据的误差在5%之内,说明使用数值模拟对进气道进行设计是可靠的。通过查阅相关文献及参照以往相关经验,提出了三个进气道的优化方案。经过模拟计算,对比三种方案以及原设计在4mm气门升程的流量系数以及涡流比,发现可以通过增大切向进气角度来优化进气道,在适当减小涡流比的同时增大流量系数。进一步对优选方案进行流场分析,与原始方案对比各气门升程下的速度切向图,再次验证了该方案的可行性。
【关键词】：柴油机 进气道 稳流试验 数值模拟 流量系数 涡流比
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK423
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 课题背景9-10
• 1.2 进气道设计方法和进气道内流动研究方法10-12
• 1.2.1 进气道设计方法10-11
• 1.2.2 进气道内流动研究方法11-12
• 1.3 国外进气道数值模拟研究现状12-13
• 1.4 国内进气道数值模拟研究现状13-15
• 1.5 论文研究的目的和意义15-16
• 1.6 论文的主要工作16-17
• 第2章 计算流体力学理论基础17-28
• 2.1 流体动力学控制方程17-22
• 2.1.1 质量守恒方程17-18
• 2.1.2 动量守恒方程18-20
• 2.1.3 能量方程20-21
• 2.1.4 湍流输运方程21-22
• 2.2 控制方程的离散化22-24
• 2.3 离散方程的解法24-26
• 2.4 AVL-FIRE软件简介26-28
• 第3章 进气道稳流试验研究28-45
• 3.1 气道稳流试验台28-30
• 3.1.1 设备组成28-29
• 3.1.2 工作原理29-30
• 3.2 测量方法30-31
• 3.2.1 等体积流量法30
• 3.2.2 等压差法30
• 3.2.3 变压差法30-31
• 3.3 进气道流动特性的评价方法31-35
• 3.3.1 Ricardo评价方法31-33
• 3.3.2 AVL评价方法33-34
• 3.3.3 FEV评价方法34-35
• 3.4 进气道稳流试验35-38
• 3.4.1 试验准备事项35-38
• 3.4.2 实验步骤38
• 3.5 试验结果38-43
• 3.6 本章小结43-45
• 第4章 进气道流动模拟仿真分析45-53
• 4.1 进气道三维建模45-46
• 4.2 网格的划分46-47
• 4.3 求解器的设置47-50
• 4.3.1 边界条件的设定47-48
• 4.3.2 初始条件的设定48
• 4.3.3 求解器控制的设定48-50
• 4.4 结果分析50-52
• 4.4.1 结果对比分析50-51
• 4.4.2 流场分析51-52
• 4.5 本章小结52-53
• 第5章 进气道结构优化53-60
• 5.1 进气道结构优化的目的53
• 5.2 进气道结构优化方案53-56
• 5.3 方案对比分析56-57
• 5.4 流场对比分析57-59
• 5.5 本章小结59-60
• 第6章 全文总结及展望60-62
• 6.1 全文总结60-61
• 6.2 工作展望61-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-66
• 攻读学位期间的研究成果66

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1 黄灿;JE4D28A柴油机进气道数值模拟与优化设计[D];南昌大学;2016年

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本文编号：716582