混合动力车用高效汽油机进气过程模拟研究

发布时间：2022-08-23 15:15

　　节能减排问题是当今内燃机发展过程中亟待解决的难点。缸内直喷汽油机结合涡轮增压、可变气门正时、废气再循环、高滚流进气系统等技术,可优化燃烧与排放性能。为了提高混合动力车用GDI发动机的热效率,形成高质量的混合气至关重要。为此,采用CFD软件AVL-FIRE,对一台车用高效直喷汽油机的进气过程进行了三维稳态模拟,重点分析位于进气道出口下方靠近缸壁侧、围绕着气门的环形气流阻挡结构masking（除图例及标注外,文中masking称为:挡流环）对进气过程的影响。通过建立不同挡流环结构的稳态气道模型,模拟分析挡流环结构参数对滚流比,流量系数和缸内流场的影响,为高滚流进气系统的优化设计提供参考。首先,依据某GDI发动机原进气道建立三维稳态进气模拟模型,采用AVL-FIRE软件模拟得到各气门升程下的流量系数和滚流比,与稳流试验台上测得的稳态进气数据进行对比,整体大致吻合,各气门升程下的误差在7%以内,平均滚流比误差在4%以内,验证了模型的准确性。为探究挡流环对进气过程的影响,在原高滚流进气道的结构基础上,改变进气门轴线与气缸中心线的夹角,得到夹角分别为15°、20°和25°的三种高滚流进气道,并在不... 

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 本课题的研究背景及意义
    1.2 汽油机进气过程的研究现状及发展趋势
        1.2.1 发动机缸内的空气运动形式
        1.2.2 气道数值模拟研究在国内外发展现状
    1.3 GDI发动机高滚流进气特点
        1.3.1 高滚流进气道在国内外的研究现状
    1.4 本文主要研究内容
第2章 发动机内流场三维数值模拟的理论和方法
    2.1 数值模拟理论基础
        2.1.1 流体动力学基本控制方程组
    2.2 控制方程的离散方法
    2.3 湍流模型及计算方法
        2.3.1 湍流模型
        2.3.2 湍流模型的数值方法
    2.4 本章小结
第3章 气道稳流试验与模型验证
    3.1 气道评价方法
        3.1.1 Ricardo评价法
        3.1.2 AVL评价方法
        3.1.3 FEV方法
    3.2 稳态进气试验
        3.2.1 气道稳流试验台
        3.2.2 计算模型的验证
    3.3 稳态进气模拟建模
        3.3.1 几何模型准备
        3.3.2 几何模型的处理与网格划分
        3.3.3 边界条件及初始化
    3.4 本章小结
第4章 高滚流进气道稳态进气模拟
    4.1 高滚流进气道结构特点
        4.1.1 挡流环结构特征
    4.2 不同结构的进气道设计
    4.3 挡流环对进气过程的影响
        4.3.1 有无挡流环的气道流场对比分析
    4.4 本章小结
第5章 不同挡流环结构参数的气道稳态模拟
    5.1 挡流环宽度对进气参数的影响
        5.1.1 不同挡流环宽度的气道滚流比和流量系数
        5.1.2 缸内流场分析
    5.2 挡流环高度对进气参数的影响
        5.2.1 不同挡流环高度气道的滚流比和流量系数
        5.2.2 缸内流场分析
    5.3 挡流环圆角半径对进气参数的影响
        5.3.1 不同挡流环圆角半径的气道滚流比和流量系数
        5.3.2 缸内流场分析
    5.4 挡流环圆周范围对进气参数的影响
        5.4.1 不同挡流环圆周范围的气道滚流比和流量系数
        5.4.2 缸内流场分析
    5.5 气道出口处流动分离情况
    5.6 缸内湍动能分析
    5.7 本章小结
第6章 全文总结和工作展望
    6.1 全文总结
    6.2 工作展望
参考文献
致谢
在学期间相关学术论文、专利及项目情况


【参考文献】：
期刊论文
[1]车用内燃机技术发展趋势[J]. 苏万华,张众杰,刘瑞林,乔英俊.  中国工程科学. 2018(01)
[2]2017年中国汽车市场盘点[J]. 赵黎.  汽车纵横. 2018(01)
[3]阿特金森/米勒循环发动机的技术与应用[J]. 付中伟,滕勤,刘青林.  小型内燃机与车辆技术. 2017(05)
[4]超高滚流对高热效率汽油机燃烧过程影响研究[J]. 张满富,祖炳锋,王振,徐玉梁,刘丽娜,白杨.  内燃机工程. 2018(02)
[5]高滚流比进气道在增压汽油机上的应用[J]. 王志国,曹权佐,曹亮,施玉春,于荣枫.  汽车实用技术. 2016(10)
[6]高滚流燃烧系统对小型增压汽油机性能的影响[J]. 徐玉梁,瞿伟,祖炳锋,王振,李德胜,刘丽娜.  内燃机工程. 2017(05)
[7]进气道对增压汽油机流动特性及性能的影响[J]. 蓝志宝,秦际宏,杨晓,叶年业,穆建华,梁源飞.  车用发动机. 2016(01)
[8]米勒循环发动机缸内气体流动与燃烧分析[J]. 李军,向璐,郑建军.  车用发动机. 2016(01)
[9]流体机械旋转湍流计算模型研究进展[J]. 王福军.  农业机械学报. 2016(02)
[10]丰田汽车公司的新型高热效率汽油机[J]. 小堀勉,孔莉.  国外内燃机. 2015(01)

硕士论文
[1]汽油机滚流强度测量的试验研究[D]. 李君峰.天津大学 2017
[2]进气道结构对直喷汽油机混合气形成影响的数值模拟研究[D]. 田雪锋.重庆大学 2016
[3]进气滚流对汽油机燃烧和性能影响研究[D]. 张福明.清华大学 2014
[4]可变配气系统对汽油机动力性及燃油经济性能影响的研究[D]. 孙玉亮.天津大学 2008



本文编号：3678001