基于AVL-FIRE的6110柴油機(jī)氣道結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析研究.pdf

1、伴隨著能源危機(jī)時代的到來，以及世界各國環(huán)保意識的日益增強(qiáng)，各個國家都在不斷開發(fā)高性能、低排放發(fā)動機(jī)。而對全球范圍內(nèi)應(yīng)用最廣的動力機(jī)械柴油機(jī)來說，降低耗能和排放已經(jīng)成為其研究的重點(diǎn)方向，而氣道的設(shè)計優(yōu)化對發(fā)動機(jī)的影響又是非常重大的。氣道在柴油機(jī)正常運(yùn)作中，其結(jié)構(gòu)直接影響著發(fā)動機(jī)缸內(nèi)進(jìn)氣充量的大小和渦流強(qiáng)弱，而兩者對發(fā)動機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性和排放都有著重要的影響。因此，氣道的設(shè)計優(yōu)化在發(fā)動機(jī)的開發(fā)過程中占有重要的地位。
　　本文首先對氣

2、道優(yōu)化、氣道設(shè)計理論以及氣道數(shù)值模擬的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了詳細(xì)回顧，并結(jié)合CFD數(shù)值模擬軟件的研究現(xiàn)狀，確定利用AVL-Fire三維流體仿真模擬軟件對本文所研究的6110柴油機(jī)氣道進(jìn)行仿真分析。同時，本文著重從數(shù)學(xué)模型建立、數(shù)值分析方法以及氣道評價上進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，從而確定本課題研究的主要流程和步驟。
　　課題研究中以原機(jī)已有氣道穩(wěn)流試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過對6110柴油機(jī)進(jìn)氣道進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，運(yùn)用三維制圖軟件(Pro/E)建立了氣道、氣門

3、、氣缸等部件在內(nèi)的三維模型，并結(jié)合原機(jī)氣道穩(wěn)流試驗(yàn)結(jié)果確定模型邊界條件。其次利用AVL-F ir e三維流體仿真軟件，對該柴油機(jī)的氣道進(jìn)行了2 mm，4 mm，6 mm，8 mm，10 mm不同氣門升程的三維穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬計算，得出速度跡線、流量系數(shù)以及渦流比等重要評價指標(biāo)：進(jìn)排氣道流通系數(shù)分別為0.384、0.424，渦流比為2.886。結(jié)合速度跡線云圖發(fā)現(xiàn)氣道入口處氣體流速相對較高，其它區(qū)域相對較緩。究其原因，氣門與氣門座之間流通截面

4、對進(jìn)入氣缸內(nèi)的氣體質(zhì)量流影響較大，直接影響著整個氣道的流通性能。為此，考慮從進(jìn)排氣道DV值、氣門錐角和氣門座圈底孔倒角等相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。最后，在原機(jī)模型的基礎(chǔ)上提出兩種優(yōu)化方案，并利用AVL-Fire軟件進(jìn)行仿真驗(yàn)證?？偨Y(jié)出方案2進(jìn)氣道綜合流量系數(shù)在原機(jī)基礎(chǔ)上提升了0.0433；進(jìn)氣渦流比基本持平，保持在2.88附近；排氣道綜合流量系數(shù)增加了0.0156的改善效果。由此為優(yōu)化氣道流通特性研究提供了理論依據(jù)。
　　最后，通過對