FSAE赛车内燃机进气系统优化设计

发布时间：2017-11-11 15:27

  本文关键词：FSAE赛车内燃机进气系统优化设计

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【摘要】：合理的内燃机进气系统设计能够减少进气能量损失,保证内燃机充气效率,提高内燃机升功率。而确定进气系统各元件结构参数,是进气系统设计的主要内容。FSAE赛车进气系统一般由空气滤清器、节气门、限流阀、扩散器、稳压腔及进气歧管组成。本文基于一维和三维数值模拟软件GT-Power及FLUNET,对2015届CQUFSAE(重庆大学FSAE)赛车内燃机进气系统进行优化设计,在充分考虑流体流动特性的前提下,尽可能提高进气系统的充气效率,减少流动损失,以实现内燃机动力性能最优。本文主要研究了以下几个方面:(1)首先,本文介绍了变长度进气歧管技术及内燃机进气系统数值仿真的发展现状。明确了进行进气系统数值仿真以实现优化设计的目标。(2)其次,本文引入了进气系统性能评价指标“容积效率”和“充气效率”。分析了进气系统中的动态效应:合理设计二级可变进气歧管长度,可以有效利用动态效应,提高内燃机充气效率。探讨了进气系统中的沿程能量损失及局部能量损失,在进气系统设计时应尽量减少这些损失。详细分析了2015届FSC大赛的规则,初步完成内燃机选型、进气形式确定、节气门选型、限流阀选型以及扩散器的布置,并确定赛车进气系统的安装位置。(3)再次,本文详细阐述了使用GT-Power软件进行内燃机、进排气系统模型建立及参数设置的过程,并运用内燃机台架试验的数据验证了模型的正确性。探讨了扩散器布置形式对内燃机功率、转矩、充气效率的影响,验证了扩散器垂直布置的可靠性,并确定扩散器最优张角为8°。研究了进气歧管长度变化对内燃机性能的影响,确定二级可变进气歧管长度分别为180mm及74mm,切换点为10000rpm,低转速时使用长进气歧管,高转速时使用短进气歧管。分析了稳压腔容积变化对内燃机功率、转矩、充气效率的影响,选定稳压腔容积为3L。确定限流阀头部至颈部的长度为15mm时,有内燃机动力最优。(4)最后,本文介绍了CFD理论基础及湍流模型的基本知识,选用了标准k-ε模型进行进气系统流体三维仿真。使用CATIA建立了进气系统的流体三维模型,完成网格划分,使用一维仿真计算结果设置三维流体边界条件,完成求解器设置。以扩散器倒角及进气歧管角度为变量,探讨它们对进气系统内流体流动的影响。应用FLUENT软件对36个进气系统流体模型进行了仿真分析,比较各模型进气歧管质量流率,选取供气均匀性最好的模型:扩散器倒角为80mm,进气歧管角度为100°,并最终完成进气系统设计。
【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】：U464.134.4

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 马雪皎;;基于GT-Power软件的汽车排气系统消声器的设计[J];机械工程与自动化;2011年06期

2 程莎莉;朱才朝;;发动机进气道流动特性的数值模拟[J];汽车工程;2007年12期

3 余国核;阎祥安;冯淑杰;刘书亮;;进气谐振对单缸发动机动力性能影响的试验研究[J];四川大学学报(工程科学版);2007年03期

4 贾丽冬,陈传举;内燃机进气管长度可变系统发展现状[J];拖拉机与农用运输车;2004年04期

5 夏兴兰,杨雄,朱忠伟,董尧清;数值模拟方法在柴油机进气道改进中的应用[J];内燃机学报;2002年05期

6 王海刚,陈石,刘石;内燃机进气道和缸内三维流场数值模拟[J];工程热物理学报;2002年03期

7 李锋,赵青,罗运军;气门形状对汽油机缸内空气运动的影响[J];北京航空航天大学学报;2001年01期

8 罗马吉,陈国华,蒋炎坤,马元镐;多缸柴油机进气管三维定常湍流流场数值分析[J];华中理工大学学报;2000年10期

9 方适应,邓康耀,崔静,顾宏中;进排气管一维非定常流动计算方法的比较[J];车用发动机;2000年03期

10 周松,王传溥,马强;具有导气屏结构的内燃机进气道流场的三维数值模拟研究[J];哈尔滨工程大学学报;2000年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 薛祖杰;基于CFD的复杂超高层建筑双向流固耦合研究[D];重庆大学;2012年

2 李志丰;FSAE赛车发动机进气系统改进设计及流场特性分析[D];湖南大学;2008年

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本文编号：1171982