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原文传递车用柴油机进气道的CFD研究

论文题名：	车用柴油机进气道的CFD研究
关键词：	车用柴油机;切向进气道;计算流体力学;稳流试验;数值模拟
摘要：	进气道的结构直接影响到进入内燃机气缸内的充量大小和涡流强弱，而涡流的强弱和充量的大小对内燃机的动力性、经济性和排放性有着重要的影响。因此，进气道的设计在发动机的开发过程中占有重要的地位。传统的气道研发采用经验设计和稳流试验相结合的方法，研制周期长，成本费用高，而且难以得到理想的方案。采用三维数值模拟的方式研究进气道，不仅可以获得综合评价参数，而且可以得到气道内部流场的微观信息，为气道优化设计和改进提供重要依据。　　本文在大量阅读相关文献的基础上，综合国内外内燃机进气道及缸内空气流动计算和试验研究的情况，针对国内某型柴油机切向进气道，选定了进气道流动的数学模型和数值方法，采用三维制图软件Pro/Engneer建立了进气道模型、气门座圈模型、气门模型、气缸模型，并组合建立了进气系统三维模型：利用前处理软件GAMBIT对进气系统三维数模进行了处理并进行CFD计算所要求的网格划分，然后输出合理的网格文件。论述了常用的气道试验方法，介绍了天津大学国家燃烧实验室开发的TUST-102型气道稳流试验台，采用常用的气道流通特性评价参数，无因次流量系数和无量纲涡流比作为评价进气道性能的依据，利用气道稳流试验台对进气道进行了稳流试验，并以试验结果作为边界条件，在Fluent软件中导入相应的网格文件并进行参数设置，为了认识缸内的速度、压力等微观信息，通过分析研究大量的文献，确定采用κ～ε模型、SIMPLE算法对进气系统进行了三维CFD数值模拟：按试验所得的Ricardo流量系数和Ricardo涡流比验证了计算结果，两者的趋势吻合较好，证明了应用CFD模拟气道流场的正确性，从而给出了气道内详细的压力分布、流场分布、湍动能分布以及迹线图等微观流场信息，根据这些微观流场信息对气道结构进行了分析，提出了气道结构的改进建议，根据改进建议对气道三维模型进行了修改，对修改后的三维模型再次进行了CFD模拟计算，计算结果显示修改后模型进气性能有一定的提高，验证了应用CFD技术改进进气道方法的可行性。　　本文采用气道稳流试验和三维CFD数值模拟相结合的方式研究进气道的进气过程，得到了大量形象、直观的气体流动微观信息，为产品的设计和改进提供了理论依据。虽然本论文是针对国内某款柴油机切向进气道所展开的研究，但是该方法同样可以应用到其他发动机进气道的设计研究中，在学术和工程上都具有一定的实用价值。
作者：	周斌
专业：	动力机械及工程
导师：	黄海波;曾东建
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西华大学
学位年度：	2010
正文语种：	中文