基于流动均匀性的进气歧管参数化设计方法的研究

发布时间：2020-05-16 07:17

【摘要】：进气歧管是发动机进气系统的重要组件之一,其结构对进气均匀性、进气阻力均产生重要的影响,进而影响到整机的动力性、经济性、排放性。所以,进气歧管良好的结构是一台性能优良的发动机所不可或缺的。传统的进气歧管的设计,主要依靠的是稳流实验和人员经验,但这种方法的成本比较高,而且需要花费大量的时间。随着计算机技术的发展,越来越多的计算机辅助软件在汽车开发中得到应用。本文使用一维及三维的仿真软件,针对2.0L四缸直列四冲程自然吸气汽油机进行进气歧管设计与分析。首先运用GT-Power一维仿真软件,对目标发动机进行建模。一维模型的建立主要分为三大部分,分别为进气系统、气缸曲轴箱、排气系统。在对一维模型仿真结果与试验数据进行对比验证准确之后,以发动机各转速下的充气效率、扭矩、功率为评价指标,探究进气歧管的支管长度、直径、稳压腔容积、外接管的长度、直径对整机性能的影响规律并结合整机需求确定各参数具体数值。之后,以一维仿真确定的主要结构参数为基础建立进气歧管三维模型。并运用Fluent软件对进气歧管的内流场进行仿真模拟,观察并探讨进气歧管内的压力、速度矢量的分布以及各出口流量及其均匀度。发现进气歧管内部流场存在较大局部阻力,分别存在于支管与稳压腔交汇处,支管最小曲率半径处。且进气歧管进气不均匀度较高。因此,决定对外接管与稳压腔交汇处、稳压腔、支管与稳压腔交汇处、支管最小曲率半径处的结构进行改进。在原有模型的基础上,对外接管与稳压腔的连接方式,稳压腔结构进行改进,并增大支管与稳压腔连接处倒角,支管最小曲率半径值。对改进后的进气歧管再次进行三维仿真分析。发现局部阻力有了明显的降低,进气不均匀度减小,达到进气歧管的设计标准。并将此作为最终设计方案。本文对目标发动机进行进气歧管结构设计的同时,探究了进气歧管参数化设计的一般方法,为以后的进气歧管设计工作提供参考。
【图文】：

突扩,管道,截面,突变截面

图 2.1 管道截面突扩图 2.2 管道截面突缩 2.2 是管道壁突缩的流体流动情况，从图中不难看出，，在突变截面前后的两个拐角涡区产生。其漩涡区压强分布与突变截面之后形成的缓变流均与突扩截面相似。在过突变截面之后，会形成一个过流断面最小的收缩断面,其面积为。 = 1(2 4)是断面收缩系数，与局部阻力系数密切相关。越大，局部阻力系数越小。2）截面积逐渐变化引起的流动阻力管道截面突然扩大，突然缩小的壁面情况相对应的是逐渐扩大与逐渐缩小。见图.4。

截面图,管道,截面,突变截面

图 2.1 管道截面突扩图 2.2 管道截面突缩 2.2 是管道壁突缩的流体流动情况，从图中不难看出，在突变截面前后的两个拐角涡区产生。其漩涡区压强分布与突变截面之后形成的缓变流均与突扩截面相似。在过突变截面之后，会形成一个过流断面最小的收缩断面,其面积为。 = 1(2 4)是断面收缩系数，与局部阻力系数密切相关。越大，局部阻力系数越小。2）截面积逐渐变化引起的流动阻力管道截面突然扩大，突然缩小的壁面情况相对应的是逐渐扩大与逐渐缩小。见图.4。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U464.134.4

【参考文献】