螺旋进气道CAD/CFD优化设计方法的研究

本文以车用柴油机螺旋进气道为研究对象，阐述了影响气道性能的关键参数。应用CAD技术对关键参数加以驱动，使气道外形得到控制，并应用CFD进行优化。     

4BTAA柴油机螺旋进气道三维数值模拟

以未简化的实际发动机产品气道为研究对象，使用三维流动力学软件完成了气道稳流试验台中气道，气缸流动的三维数值模拟计算，模拟计算的流场显示出了在气道试验台条件下空气流动过程的详细状况，气道性能评价参数(流量系数和气流扭矩)的流动计算结果与气道试验结果吻合较好，研制出的气道已用于达欧Ⅱ排放标准的4BTAA从柴油机中，数值模拟精度表明，气道CFD计算可以为发动机开发中气道设计提供理论依据。     

计算直喷式柴油机螺旋进气道与缸内空气运动的大型微机化程序：IPIC—CFD

使用ＩＰＩＣ－ＣＦＤ程序在国内首次对直喷式柴油机螺旋进气道－进气门－气缸内空气运动进行了稳流和实机三维数值模拟。并运用激光多普勒（ＬＤＡ）技术对稳态进气过程中的空气运动进行测试,验证了所建模型的精度和可靠性。     

计算直喷式柴油机螺旋进气道与缸内空气运动的大型微机化程序：IPIC—CFD

建立反映直喷式柴油机进气过程空气运动的三维数值计算模型,修正了标准的ｋ－ε模型以反映可压缩气体的湍流运动。给出确定进气道壁面边界条件、进气门表面边界条件以及进出口开口系统边界条件的计算公式。建立了反映气门运动的粒子阻滞模型、障碍物单元模型以及贴体气门模型,并提出计算粒子阻滞的修正公式。运用网格生成的微分法以及分块技术,构造了螺旋进气道－进气门－气缸在笛卡尔直角坐标系下的三维伪极坐标网格系统和三维直角坐标网格系统。同时根据我国国情,开发了计算进气过程空气运动的大型微机化程序ＩＰＩＣ－ＣＦＤ。     

直喷式柴油机螺旋进气道制造缺陷对气道性能影响的研究

由于螺旋进气道特性显著影响发动机的燃烧和性能,因而对其生产,加工要求很高。作者进行试验模拟各种制造偏差,并分析偏差对气道性能的影响,从而进一步探索减少偏差的方法,提高进气道的制造精度,以保证进气道性能及发动机性能良好。     

一种新的柴油机螺旋进气道参数化设计方法

通过建立螺旋进气道螺旋段曲线方程及启用曲线关联特性,研究出一种全新的进气道参数化设计方法,建立了结构复杂的螺旋气道参数化模型.采用数值模拟计算和稳流气道试验相结合的方法,在验证了计算模型可靠性的前提下,引入性能结构参数K和θ,研究了各设计方案结构参数与气道性能之间的关系,通过分析和比较各气道方案的计算结果表明:改变θ角度大小,气道涡流强度变化十分明显;将比例因子K控制在0.84左右,流量系数和涡流比均可维持在较高水平.通过调整这两个参数的数值大小,可以有效控制气道性能的变化趋势,从而确立了气道结构与性能之间的定量关系.     

涡轮增压柴油机进气道试验与CFD计算改进研究

为提高某涡轮增压柴油机螺旋进气道工作性能,采用稳流气道试验与CFD数值模拟计算相结合的方法.在原气道与计算结果的最大相对误差小于5%时,对进气道模型做多方案改进讨论,包括气门形状改变、气门座外形改变、进气道外形改变,并进行了方案组合.最终优化方案使进气道平均流量系数CF得到较大提高,并适当降低了平均涡流比Rs,该方案得到试验的进一步验证.     

在螺旋进气道内喷气的柴油机可变涡流进气系统

设计了一种在螺旋进气道内喷射空气的柴油机可变涡流进气系统——喷气式可变涡流进气系统。对该系统的稳流气道试验表明,喷嘴在特定位置上向气道内喷射空气,可以增强或者降低气缸内涡流强度。通过稳流气道试验,确定了最大程度改变缸内涡流强度的最佳喷嘴安装位置及空气喷射方向,选择了喷嘴尺寸及空气喷射压力,并测定了不同喷射压力下,气缸内涡流比与模拟发动机转速的关系。对该系统做了单缸柴油机试验,结果表明,喷气式可变涡流进气系统基本不影响充气系数,但通过该系统对气缸内涡流强度的调节,有效地改变了发动机的排放性能     

计算直喷式柴油机螺旋进气道与缸内空气运动的大型微机化程序:IPIC-CFD(Ⅰ)

建立反映直喷式柴油机进气过程空气运动的三维数值计算模型,修正了标准的k-ε模型以反映可压缩气体的湍流运动.给出确定进气道壁面边界条件、进气门表面边界条件以及进出口开口系统边界条件的计算公式.建立了反映气门运动的粒子阻滞模型、障碍物单元模型以及贴体气门模型,并提出计算粒子阻滞的修正公式.运用网格生成的微分法以及分块技术,构造了螺旋进气道-进气门-气缸在笛卡尔直角坐标系下的三维伪极坐标网格系统和三维直角坐标网格系统.同时根据我国国情,开发了计算进气过程空气运动的大型微机化程序IPIC-CFD.     

直接喷射式柴油机进气道

1.前言柴油机的性能指标主要取决于燃料燃烧的完善程度。在柴油机发展过程中,人们一直把改进燃烧的质量作为提高柴油机动力性和经济性的主要途径。影响燃烧过程的因素很多,其中进气系统、供油系统和燃烧室结构三者之间的匹配则是关键。     

CFD辅助发动机进气道设计方法研究

在LJ377MV发动机设计中，以其进气道几何模型为基础，借鉴相关机型的气道稳流试验数据，运用计算流体动力学理（CFD）和有关数值计算方法，对4种不同气门升程下的进气道-缸内流场特性进行了计算分析。建立了评价进气道稳流特性的有关计算模型，给出了其进气流量、进气道内气流分布、不同气门升程下缸内流场特性、流量系数和涡流比等参数，为进气道性能优化、评价和再设计提供了方法和依据。     

基于CFD的柴油机排气道仿真与优化设计

建立了某柴油机排气道流体域三维模型并进行稳态CFD计算,发现排气道流通性较差;在对排气道内部流场进行分析的基础上,指出了排气道结构上的不足之处,并针对性地进行了改进设计。改进后排气道的仿真结果显示:排气道性能获得了较大提升。     

发动机进气歧管EGR分布的CFD模拟与优化

EGR是控制发动机及整车排放的重要手段,而进气歧管中EGR的均匀分布是影响EGR效果的重要因素之一。本文利用CFD方法对某发动机进气歧管中的EGR分布进行了模拟分析,并根据计算结果对进气歧管的3D模型进行了优化,最终得到了较为满意的结果。     

进气道稳态和瞬态计算流体动力学模拟分析

进气道是发动机的主要组成部分之一,设计优劣直接影响发动机性能好坏。本文介绍了对增压发动机进气道轮廓优化及座圈加工角度的研究,结果表明,通过结构设计优化、CAE仿真分析对进气流量比、滚流比、速率、气流运动、混合质量、湿壁、火花塞缺口湍流动能等方面的研究发现,可以通过优化气道四维轮廓及气门座圈密封带夹角设计,确定一种最优方案。研究结果对于发动机进气道研究开发具有重要意义,并且通过仿真分析更有效的缩短开发周期。     

柴油机螺旋进气道设计参数优化的数值模拟研究

研究了柴油机螺旋进气道设计参数对缸内涡流比的影响,通过优化选择各结构设计参数,达到改善缸内涡流比的目的。利用三维建模软件对一台高速柴油机的进气道及燃烧室进行三维建模,采用三维计算流体力学软件Converge进行气道和缸内的流动数值模拟计算,并采用均匀设计法,设计了5因素11水平的数值模拟试验,得出了缸内涡流比与结构参数之间的相关关系式。研究结果表明:各结构参数对缸内涡流比的影响程度各不相同,结构参数改变对缸内涡流比的影响能够达到18%以上;通过分析相关关系式选择各结构参数的取值,使缸内涡流比获得最大值1.035 8和最小值0.670 8。     

进气道螺旋段结构参数对流动特性影响的研究

用CFD软件进行了柴油机螺旋进气道流动特性的三维数值模拟;利用气道稳流试验台验证了模拟计算的准确性,分析了螺旋段的结构参数对流场特性的影响。研究发现:由于螺旋气道结构的复杂性,螺旋段结构参数对气道性能的影响十分复杂,其中,影响较敏感的结构参数为过渡圆半径、蜗壳半径和气门凸台高度。     

汽油机进气道及燃烧室结构优化与性能研究

通过优化进气道和燃烧室结构来提升某缩缸后排量0.375L的单缸汽油机的性能,达到小型强化的目的。利用CONVERGE软件对发动机进行不同气门升程下气道稳态数值模拟和3 000r/min满负荷工况下的瞬态燃烧过程模拟。分别提出4种进气道优化方案和3种燃烧室优化方案。综合考虑流量系数和滚流比,选取优化进气道方案A。采用方案A进气道,平均流量系数提升22.26%,平均滚流比提升14.41%。在选用进气道方案A的前提下,综合分析不同燃烧室方案下流场分布、混合气分布、温度分布、缸内压力和燃烧相关参数,最终确定燃烧室优化方案2的缸内流场分布、湍动能和混合气分布情况能增加火焰传播速度,缩短急燃期,指示功率较缩缸后原方案提升14.1%,动力性能达到缩缸前0.400L排量发动机的水平。     

柴油机螺旋气道结构参数对其流动特性的影响

针对柴油机复杂的螺旋进气道结构,在前期螺旋进气道的参数化设计方法研究的基础上,结合气道稳流模拟试验,建立不同结构的螺旋进气道流动仿真模型。采用计算流体动力学三维模拟的方法研究了螺旋进气道最小截面处的几何形状、螺旋段螺旋半径和螺旋终止角等结构参数对气道流动特性的影响关系。研究结果表明:通过改变螺旋气道最小截面处外侧形状、增大最小截面积和改变螺旋段形状、增大螺旋半径,可增大气道平均流量系数,降低平均涡流比;改变最小截面处内侧形状和改变螺旋段螺旋终止角对气道流动特性的影响较为复杂,不呈现单调变化规律。