雙切向進氣道進氣評價參數(shù)計算修正及優(yōu)化設(shè)計研究.pdf

1、作為發(fā)動機進氣系統(tǒng)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)之一，進氣道性能的好壞直接決定著發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性和排放性。近年來，計算流體動力學CFD技術(shù)在進氣道開發(fā)設(shè)計中得到了廣泛的應用，已然成為與氣道穩(wěn)流試驗并重的氣道性能評價手段。然而，針對當前氣道穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬計算精度低這一普遍存在的工程問題，至今尚未見公開發(fā)表的關(guān)于氣道計算方法修正的研究成果。同時，傳統(tǒng)的氣道研究集中于性能的評價上，對于近年來在柴油機中逐漸推廣應用的雙切向進氣道的研究較少，尤其是針對新型的偏心

2、倒角結(jié)構(gòu)對于進氣特性的影響，目前鮮有研究。
　　本文以某國Ⅴ柴油機開發(fā)為背景，針對氣道穩(wěn)態(tài)評價參數(shù)計算方法以及雙切向進氣道的優(yōu)化設(shè)計開展了深入研究。首先，分析了導致傳統(tǒng)氣道計算方法精度低的主要因素，通過引入多孔介質(zhì)模型對傳統(tǒng)計算方法進行了修正。研究結(jié)果表明，新的計算方法可以有效地提高氣道模擬計算精度，尤其是在渦流比的計算方面。針對傳統(tǒng)氣道評價參數(shù)平均值定義復雜繁瑣且不統(tǒng)一的問題，提出了基于氣門升程區(qū)間占整個進氣行程比例的新的平均流

3、量系數(shù)、渦流比定義方法，該方法不僅簡單明了，而且通過3組獨立的氣道試驗數(shù)據(jù)驗證了其與AVL平均值定義之間存在良好的對應關(guān)系。
　　同時，對在研柴油機雙切向進氣道進行了初步設(shè)計，并利用氣道穩(wěn)流試驗對初步設(shè)計的氣道進行了性能評估；為進一步提高該氣道進氣渦流比，本文提出了基于新型偏心倒角結(jié)構(gòu)的氣道設(shè)計方法。為研究偏心倒角結(jié)構(gòu)對于進氣特性的影響規(guī)律，分析設(shè)計了25組不同偏心倒角匹配方案并進行了試驗研究，研究結(jié)果表明偏心倒角對于進氣流量系數(shù)

4、無明顯影響；當氣門升程小于6mm時，偏心倒角可以顯著提高進氣渦流比，而當升程大于6mm時偏心倒角對渦流比則無明顯影響。鑒于穩(wěn)態(tài)試驗是單獨對氣道在各獨立升程下進行試驗，無法體現(xiàn)實際進氣過程的連續(xù)性的不足，本文采用瞬態(tài)數(shù)值模擬方法研究了偏心倒角結(jié)構(gòu)對于進氣特性的影響隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化規(guī)律，揭示了偏心倒角對于瞬態(tài)渦流比影響的累加效應。為驗證該氣道設(shè)計是否滿足低速時的扭矩設(shè)計需求以及是否達到國Ⅴ排放標準，試制了在研柴油機的第一代樣機并利用發(fā)動機臺