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基于CFD的某船用柴油机气道性能分析与优化
| 论文题名： | 基于CFD的某船用柴油机气道性能分析与优化 |
| 关键词： | 船用柴油机;进排气道;气缸盖;优化设计 |
| 摘要： | Z6170型柴油机是淄柴动力有限公司在上世纪九十年代自主研发的船用柴油机，在市场上占有很大的份额。通过市场走访发现，由于早期气缸盖铸造的木模长期使用后变形量较大，导致后期以木模为基础制作的金属模具与设计差别较大，进排气道流通效率不够理想。基于上述情况，为提高柴油机的整体性能，对目前的柴油机进排气道进行评价分析并做出优化是非常有必要的。 本文主要研究内容如下: (1)采用气道稳流试验台测量Z6170柴油机进、排气道的流量系数和进气道的涡流比，利用三维绘图软件绘制进、排气道的模型并选用专业的模拟分析软件对进、排气道进行CFD计算，再将CFD计算结果与实测结果作比对，证明了模型的建立是准确的，同时根据CFD的计算结果确定了进、排气道的改进方向; (2)首先采用三维绘图软件Creo对气道的模型进行局部优化设计，然后利用AVL-Fire软件模拟计算分析气道模型的流通性能，并将计算结果与原气道性能参数进行对比，如果流量系数有所提高的话，再采用数控加工的方法获得气道的实物模具并进行吹风试验，以便通过试验结果验证结构优化对提升进排气流经气道的影响。如果一轮优化结束后的结果达不到预期要求，则按上述方法进行下一轮优化。三轮优化后，最终得到的进气道平均流量系数达到0.3368，提升了14.21％，平均涡流比达到2.505，提升了11.28％。两轮优化后，最终得到的排气道流量系数提高到0.3910，提升了16.86％; (3)在优化后的进排气道基础上进行气缸盖的改进设计，并进行生产试制，检验合格后，在柴油机试验台上进行装机对比试验，验证气道改进是否达到了设计预期的效果。 台架试验表明:气缸盖进排气道优化后，Z6170柴油机按推进特性和低速大扭矩特性运行时，燃油经济性均得到了显著改善，燃油消耗率最高降低了8.5g/(kW.h)。 |
| 作者： | 张震 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 谢宗法 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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