進(jìn)氣道結(jié)構(gòu)對(duì)直噴汽油機(jī)混合氣形成影響的數(shù)值模擬研究.pdf

1、缸內(nèi)直噴汽油機(jī)(GDI)相較于傳統(tǒng)進(jìn)氣道噴射汽油機(jī)在燃油經(jīng)濟(jì)性上具有明顯的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合渦輪增壓、可變氣門(mén)正時(shí)、廢氣再循環(huán)等先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，GDI技術(shù)的應(yīng)用空間更廣闊，被認(rèn)為是未來(lái)汽油機(jī)發(fā)展的主要方向。本文采用AVL-FIRE軟件對(duì)不同結(jié)構(gòu)的進(jìn)氣道進(jìn)行進(jìn)氣道穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)的 CFD模擬，以及對(duì)帶有不同結(jié)構(gòu)進(jìn)氣道的直噴汽油機(jī)進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)工作過(guò)程的模擬，研究了進(jìn)氣道結(jié)構(gòu)對(duì)GDI發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)混合氣形成過(guò)程的影響，為GDI發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考。

2、
　　首先本文依據(jù)某GDI發(fā)動(dòng)機(jī)三維計(jì)算模型完成了數(shù)值模擬結(jié)果的網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證，確定本文后續(xù)計(jì)算網(wǎng)格的尺寸為0.25mm-2mm。對(duì)定容彈噴霧試驗(yàn)和GDI發(fā)動(dòng)機(jī)高速WOT工況下發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬，通過(guò)對(duì)比數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了噴霧模型、燃燒模型等計(jì)算模型的準(zhǔn)確性。
　　接著本文通過(guò)改變進(jìn)氣道進(jìn)口面面積和進(jìn)氣道喉口面面積設(shè)計(jì)了四種不同結(jié)構(gòu)的進(jìn)氣道并進(jìn)行了進(jìn)氣道穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)的三維CFD數(shù)值模擬。為了驗(yàn)證數(shù)值模擬的可靠

3、性，筆者對(duì)其中的Case1進(jìn)行了進(jìn)氣道穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)，并將模擬所得進(jìn)氣道流量系數(shù)與試驗(yàn)所得流量系數(shù)進(jìn)行對(duì)比，最大相對(duì)誤差為4.70％，仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果能較好吻合。通過(guò)對(duì)比分析進(jìn)氣道穩(wěn)流試驗(yàn)的CFD模擬結(jié)果，發(fā)現(xiàn)增大進(jìn)氣道喉口面面積和增大進(jìn)氣道進(jìn)口面面積能夠提高進(jìn)氣道流量系數(shù)，減小進(jìn)氣道喉口面面積和減小進(jìn)氣道的進(jìn)口面積能提高進(jìn)氣道的滾流比。
　　然后建立了帶四種不同結(jié)構(gòu)進(jìn)氣道的GDI發(fā)動(dòng)機(jī)模型，并對(duì)高速WOT工況的發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程進(jìn)行了瞬

4、態(tài)三維CFD數(shù)值模擬分析。發(fā)現(xiàn)四種進(jìn)氣道在增壓條件下進(jìn)氣量基本一致，可以認(rèn)為對(duì)于增壓直噴汽油機(jī)來(lái)說(shuō)，進(jìn)氣道的流量系數(shù)對(duì)于進(jìn)氣量的影響較小。減小喉口面面積能夠增大缸內(nèi)的滾流比，減小進(jìn)氣道的進(jìn)口面面積也能提高進(jìn)氣道的滾流比，但在增壓直噴汽油機(jī)高速WOT工況下，這種提高并不明顯。缸內(nèi)滾流比越大，缸內(nèi)流動(dòng)的湍動(dòng)能強(qiáng)度越大，越有利于形成均勻的混合氣，但對(duì)應(yīng)GDI發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒性能和排放性能并非最佳。因?yàn)闈L流比和湍動(dòng)能的大小更多的是直接影響到混合氣的