FSAE赛车用发动机进气性能研究

发布时间：2017-04-25 17:28

  本文关键词：FSAE赛车用发动机进气性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：FSAE赛车规则基本要点是发动机所有进气都要通过截面直径为20mm的限流阀,且限流阀必须安装在发动机节气门和进气门之间。赛车用发动机进气系统结构参数和布置形式的改变直接影响充气效率、进气阻力和进气均匀性,从而影响动力性、经济性和排放特性。针对我校第一届FSAE赛车项目中进气系统空气流速低、进气流动损失大、发动机在中高转速工况下转矩和功率低的弱点,本文以FSAE赛车用发动机进气系统结构的改进设计及进气流场特性分析为主要研究内容。 本文以流体力学理论为基础,系统分析进气流动损失原因；理论设定进气结构部分参数,对赛车用发动机限流阀扩散器、谐振腔及进气系统进行三维建模；再利用CFD软件FLUENT对不同锥角的限流阀扩散器、谐振腔及优化前后进气系统流场特性分析和计算,获得三点结论： (1)利用FLUENT软件首次对赛车用发动机不同锥角结构限流阀扩散器进行流场特性对比分析,获得在7。锥角时,空气流量较好,进气压力损失较小。 (2)通过对比分析不同锥角的谐振腔结构,获得不同进出口锥角条件下的流速场和流速矢量场,揭示谐振腔内部流场特性和分布规律。 (3)借助CFD软件FLUENT对改进前后赛车用发动机进气系统包括限流阀-进气管-谐振腔-进气歧管等进行流场仿真分析,获得流场压力、速度等参数分布规律,比较分析优化前后进气系统空气流量和进气歧管出口速度。缺乏条件验证仿真结果,但最后通过第二届FSAE赛车比赛项目成绩的提高,一定程度上对比表明进气系统优化方案的可行性。 本文通过三维流体动力学软件FLUENT对进气系统进气流场特性分析,直观反映进气系统结构参数和流场内在关系,结果表明：优化后的进气系统空气流速提高,进气歧管出口的流速增加10m/s左右,且出口流量均匀、流动损失降低,利于提高赛车用发动机中高转速工况下的功率,从而为FSAE赛车用发动机设计和改进提供理论依据,在学术上和工程上具有重要的应用价值。
【关键词】：进气系统 限流阀 谐振腔 计算流体力学 流场分析
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：U464
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目录7-9
• CONTENTS9-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 选题的背景和意义11-12
• 1.2 国内外研究现状和发展趋势12-14
• 1.2.1 进气性能研究现状和趋势12-13
• 1.2.2 进气性能模拟仿真研究现状13-14
• 1.3 FSAE赛事介绍14
• 1.4 本文主要研究内容14-15
• 1.5 本章小结15-16
• 第二章 进气系统流动特性和模型简化16-27
• 2.1 进气管流体流动特性和谐振增压分析16-19
• 2.2 进气系统能量损失分析19-22
• 2.2.1 进气管路沿程能量损失分析19-20
• 2.2.2 进气管路局部能量损失分析20-22
• 2.3 流体力学理论基础22-23
• 2.4 模型简化及优化方法23-25
• 2.5 本章小结25-27
• 第三章 进气系统结构优化分析27-41
• 3.1 进气系统优化路线27-28
• 3.2 进气方式分析28-30
• 3.2.1 进气管布置分析29-30
• 3.3 限流阀分析30-36
• 3.3.1 限流阀6°锥角扩散器分析31-33
• 3.3.2 限流阀7°锥角扩散器分析33-34
• 3.3.3 限流阀8°锥角扩散器分析34-36
• 3.3.4 扩散器对比论证分析36
• 3.4 谐振腔进气锥角扩散器分析36-39
• 3.5 设定进气系统参数39-40
• 3.6 本章小结40-41
• 第四章 进气流场特性分析41-62
• 4.1 进气系统三维模型建立及网格划分41-42
• 4.2 进气系统流场特性计算分析42-54
• 4.2.1 边界条件、初始条件设置42-44
• 4.2.2 进气流场特性结果分析44-52
• 4.2.3 进气系统改进方向52-54
• 4.3 进气系统优化后结果分析54-61
• 4.3.1 流速分析57-58
• 4.3.2 静压分析58-59
• 4.3.3 迹线分析59
• 4.3.4 边界流量分析59-61
• 4.4 本章小结61-62
• 总结与展望62-64
• 参考文献64-66
• 攻读学位期间发表的论文66-68
• 致谢68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 王樵,马朝臣,施新;应用三维CFD计算发动机进气门流量系数[J];车用发动机;2002年06期

2 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1条

1 刘家利;四气门发动机进气道内流动的三维数值模拟[D];重庆大学;2003年

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本文编号：326724