FSAE賽車(chē)內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、合理的內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)能夠減少進(jìn)氣能量損失，保證內(nèi)燃機(jī)充氣效率，提高內(nèi)燃機(jī)升功率。而確定進(jìn)氣系統(tǒng)各元件結(jié)構(gòu)參數(shù)，是進(jìn)氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。FSAE賽車(chē)進(jìn)氣系統(tǒng)一般由空氣濾清器、節(jié)氣門(mén)、限流閥、擴(kuò)散器、穩(wěn)壓腔及進(jìn)氣歧管組成。本文基于一維和三維數(shù)值模擬軟件GT-Power及FLUNET，對(duì)2015屆CQUFSAE（重慶大學(xué)FSAE）賽車(chē)內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，在充分考慮流體流動(dòng)特性的前提下，盡可能提高進(jìn)氣系統(tǒng)的充氣效率，減少流動(dòng)損失，

2、以實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力性能最優(yōu)。本文主要研究了以下幾個(gè)方面：
　?、偈紫龋疚慕榻B了變長(zhǎng)度進(jìn)氣歧管技術(shù)及內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)數(shù)值仿真的發(fā)展現(xiàn)狀。明確了進(jìn)行進(jìn)氣系統(tǒng)數(shù)值仿真以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)。
　?、谄浯?，本文引入了進(jìn)氣系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)“容積效率”和“充氣效率”。分析了進(jìn)氣系統(tǒng)中的動(dòng)態(tài)效應(yīng)：合理設(shè)計(jì)二級(jí)可變進(jìn)氣歧管長(zhǎng)度，可以有效利用動(dòng)態(tài)效應(yīng)，提高內(nèi)燃機(jī)充氣效率。探討了進(jìn)氣系統(tǒng)中的沿程能量損失及局部能量損失，在進(jìn)氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量減少這些

3、損失。詳細(xì)分析了2015屆FSC大賽的規(guī)則，初步完成內(nèi)燃機(jī)選型、進(jìn)氣形式確定、節(jié)氣門(mén)選型、限流閥選型以及擴(kuò)散器的布置，并確定賽車(chē)進(jìn)氣系統(tǒng)的安裝位置。
　?、墼俅危疚脑敿?xì)闡述了使用 GT-Power軟件進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)、進(jìn)排氣系統(tǒng)模型建立及參數(shù)設(shè)置的過(guò)程，并運(yùn)用內(nèi)燃機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)的數(shù)據(jù)驗(yàn)證了模型的正確性。探討了擴(kuò)散器布置形式對(duì)內(nèi)燃機(jī)功率、轉(zhuǎn)矩、充氣效率的影響，驗(yàn)證了擴(kuò)散器垂直布置的可靠性，并確定擴(kuò)散器最優(yōu)張角為8°。研究了進(jìn)氣歧管長(zhǎng)度變化對(duì)

4、內(nèi)燃機(jī)性能的影響，確定二級(jí)可變進(jìn)氣歧管長(zhǎng)度分別為180mm及74mm，切換點(diǎn)為10000rpm，低轉(zhuǎn)速時(shí)使用長(zhǎng)進(jìn)氣歧管，高轉(zhuǎn)速時(shí)使用短進(jìn)氣歧管。分析了穩(wěn)壓腔容積變化對(duì)內(nèi)燃機(jī)功率、轉(zhuǎn)矩、充氣效率的影響，選定穩(wěn)壓腔容積為3L。確定限流閥頭部至頸部的長(zhǎng)度為15mm時(shí)，有內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力最優(yōu)。
　?、茏詈螅疚慕榻B了CFD理論基礎(chǔ)及湍流模型的基本知識(shí)，選用了標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型進(jìn)行進(jìn)氣系統(tǒng)流體三維仿真。使用 CATIA建立了進(jìn)氣系統(tǒng)的流體三維模型，完