四气门汽油机进气阶段流场及缸内燃烧过程数值模拟研究

发布时间：2020-08-26 01:52

【摘要】：中国经济的飞速发展使得我国的汽车行业迎来了发展的高峰期,因此需要加大对自主开发的投入,不断的对产品进行优化,这样才能大幅度的降低汽车行业的劳动力成本和给环保造成的压力。计算机技术和计算数学等理论的发展使得数值模拟有了长足的进步,周期长成本高的实验法已经可以被部分取代,通过数值模拟方法还能获得很多实验法无法获知的参数,数值模拟具有很重要的研究意义。本文为研究影响发动机性能的原因,应用CFD软件CONVERGE基于四气门汽油机研究了进气阶段流场和点火提前角对缸内燃烧的影响。本文详细论述了流体力学三大方程,介绍了CONVERGE软件用到的湍流模型、燃烧模型、化学动力学模型、数值计算方及计算策略等。绘制了CONVERGE求解输运方程顺序的框图。本文利用三维建模软件CATIA对汽油机原机进行建模,模型为发动机流体域模型,由进气道、排气道、气门及燃烧室等结构围成。将模型导入到CONVERGE软件中,完成面网格的生成和不同边界和区域的划分,并对模型的压缩比进行了调整。完成对模型进行体网格划分需要的设置,并需要根据各个位置的功能和形状对其进行网格加密。最后对数值仿真需要的边界条件和初始条件进行相关的设置。对进气阶段进气道及缸内的流场仿真结果可视化处理,得到了进气道和缸内不同位置的流场云图、矢量图和粒子迹线图,并分析了进气道及缸内的流场分布、涡流和滚流随节气门开度发展的情况。对3000r/min转速下缸内的湍动能情况进行了研究,并与4000r/min、5000r/min下一个工作循环内缸内的湍动能进行了对比分析,进而分别对3000r/min、4000r/min、5000r/min三个不同转速下不同点火提前角对点火时刻后缸内湍动能的影响进行了分析。为了分析进气道喷射发动机的燃烧性能,本文对理想混合气情况下的燃烧性能进行了仿真,使进气道喷射的燃烧性能与之进行对比。在此基础上,分别对转速3000r/min、空燃比为14.7和转速4000r/min、空燃比为16和转速5000r/min、空燃比为13的情况下,进行了不同点火时刻对缸内燃烧性能影响的研究,找出了对应工况下更为合理的点火提前角。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U464.171
【图文】：

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于区域的值。每个区域在 t 到 t t域的组成成分就会被映射到区域中理质量非常关键。区域数不是预先确定的，区域的数一个多维的分区策略，变量通常是立方根。单元被放进了合适的区域，如图 2不均匀的，因为单元是非均匀分布的大小。多区域模型的精度随着分两种选择去设置多区模型的分级数种选择是变化的分级数，分级数可

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图 2.2 有限体积法三单元计算域示意图的输运方程0ut x 式为0V VddV u n dSdt 单元体积；表面积；面的法向量。述，有限体积法用求解守恒方程的积分形式，而不是微分形过在单元表面上进行通量求和来求解的。在 CONVERGE积，三角形的质心是计算节点，所有的值都是同位存储在

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直径/mm 长度/mm 行程/mm 缩比排量/mL 建立行仿真研究的基础。三维模型的精度越高三维建模软件 CATIA，对汽油机原机进行烧室等结构包围的流体域三维模型。在 C部都需要定义为固定壁面，而进、排气门部件。同时气门座圈与气门之间要留有一定进、排气门的升程均为 0.2mm。汽油机

【参考文献】