基于CAE-CFD分析的某發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管系統(tǒng)性能評(píng)估.pdf

1、進(jìn)氣歧管作為發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)關(guān)鍵的組件之一，其性能好壞將直接影響整機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性、排放特性及動(dòng)力性，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管系統(tǒng)包含節(jié)氣門(mén)閥體、進(jìn)氣法蘭、總進(jìn)氣道及出氣彎道，目前對(duì)于進(jìn)氣歧管的優(yōu)化分析問(wèn)題是各國(guó)工程師及學(xué)者比較關(guān)注的課題，有著重要的研究意義。
　　本課題以某企業(yè)進(jìn)氣歧管研發(fā)項(xiàng)目為依托，利用有限元分析方法對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管進(jìn)行模態(tài)分析、爆破壓力分析以及CFD分析，并進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證模擬仿真的可靠性。首先利用ABAQUS軟件生成

2、質(zhì)量較高的體網(wǎng)格，分別進(jìn)行模態(tài)分析與爆破壓力仿真分析，判斷出發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生共振時(shí)的薄弱位置，在結(jié)構(gòu)優(yōu)化基礎(chǔ)上進(jìn)行模態(tài)、爆破、CFD再分析。利用AVLFIRE與流體FLUENT軟件的耦合進(jìn)行CFD分析，采用粘性模型Realizable k-epsilon，獲取邊界層的流體速度分布及總進(jìn)氣壓力分布，由分析結(jié)果得出邊界層的流體最大不均勻性小于5％，總進(jìn)氣壓力損失在2.5Kpa范圍內(nèi)，模態(tài)分析與爆破壓力分析結(jié)果表明改進(jìn)之后的進(jìn)氣歧管第一階振動(dòng)頻率明

3、顯增加，避開(kāi)共振的頻率，同時(shí)進(jìn)氣歧管的形變位移減小，試驗(yàn)中爆破應(yīng)力值小于給定的9bar，進(jìn)氣歧管表面形變面積減小，總體上滿足設(shè)計(jì)要求。
　　本文通過(guò)進(jìn)氣歧管的數(shù)值模擬計(jì)算與臺(tái)架試驗(yàn)、爆破壓力試驗(yàn)相結(jié)合，得出發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線數(shù)據(jù)和進(jìn)氣歧管模爆破強(qiáng)度，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，試驗(yàn)與計(jì)算之間存在一定誤差，兩者之間的誤差率在5%范圍內(nèi)，符合設(shè)計(jì)要求并驗(yàn)證了數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性，最終改善發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管的系統(tǒng)性能，為進(jìn)氣歧管的研發(fā)設(shè)計(jì)和優(yōu)化改進(jìn)提供了方向