发动机进气系统CFD数值模拟论文

汽车发动机进气系统的CFD仿真与研究

【摘要】发动机进气系统内气体流动非常复杂,瞬变性强,分布也不均匀而且其内流系统的运动对发动机充气和性能的影响很大。我们必须熟悉发动机内气体流动的信息,才能根据信息设计出比较合理的进气系统结构。从而使发动机在进气过程中,充气效率提高,增强缸内气体流动,增大缸内气体在压缩终了时的湍流强度,提高火焰传播效率,从而提高发动机的动力性和减少尾气污染气体的排放。通过CFD数值模拟方法不仅可以根据计算获得流道内气体流动的大量信息,而且还大大缩减实验周期,是现在研究汽油机进气过程气体流动的重要手段。本文通过FLUENT的仿真软件对发动机进气系统在压力、速度、湍动能上进行了研究。本文以某型发动机为研究对象,通过UG对其建立进气系统的三维物理模型,在不影响计算精度的前提下,对三维模

型进行简化。利用FLUENT前处理软件GAMBIT对物理模型进行网格划分和边界条件的设置,确定流体在进气道内的流动方程。运算求解器通过图像显示出进气系统内气体流动的压力、速度、湍动能的分布情况。分析该型发动机进气系统的设计比较合理,缸内气体进气比较充分,但在进气终了时,缸内压力略低,缸内气体未形成滚流运动；在压缩终了时形成的湍流强度不大... 更多还原

【Abstract】 The gas flow within the engine intake system is

very complex and transient, which distribution is uneven. The folw field of the gas determined the performance of engine. Only

we are familiar with the folw field of the gas, can we design a more reasonable structure of air intake system. Through the above measures, it not only improves the charging efficiency and changes the gas flow in cylinder,but also increases the turbulence intensity of gas at the end of the compression process in the intake ... 更多还原

【关键词】发动机；进气系统；CFD；数值模拟；

【Key words】engine；air intake system；CFD；numerical simulation；

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摘要3-5

ABSTRACT 5-7

第一章绪论10-16

1.1 研究的目的和意义10-11

1.2 汽油发动机进气系统CFD研究的发展历程11-13

1.2.1 汽油发动机进气系统CFD研究在国外的发展历程11-12

1.2.2 汽油发动机进气系统CFD研究在国内的发展历程12-13

1.3 本文研究的主要内容13-16

第二章发动机充气效率的主要影响因素16-20

2.1 发动机的进气过程16-17

2.2 汽车发动机换气过程的影响因素17-18

2.3 影响发动机充量系数的因素18-19

2.4 本章小结19-20

第三章CFD理论基础20-32

3.1 CFD基础知识20-23

3.1.1 CFD的基本概述20-21

3.1.2 CFD的应用领域21

3.1.3 CFD求解步骤21-22

3.1.4 FLUEN软件介绍22-23

3.2 进气系统流体流动的理论计算23-25

3.2.1 气体流动的质量守恒方程23-24

3.2.2 气体流动的动量守恒方程24

3.2.3 气体流动的能量守恒方程24-25

3.3 发动机进气系统的湍流基本方程25-28

3.3.1 湍流流动的基本特征25-26

3.3.2 湍流基本方程26

3.3.3 湍流流动的模型26-28

3.4 控制方程离散方法28-29

3.5 离散方程求解29-30

3.6 本章小结30-32

第四章汽车发动机进气系统物理模型分析及确定求解条件32-40

4.1 汽车发动机进气系统物理模型分析32-34

4.2 汽车发动机进气气套的网格划分34-37

4.3 发动机进气系统边界条件37-38

4.4 本章小结38-40

第五章汽车发动机进气系统数值模拟40-56

5.1 发动机进气过程系统内气体的压力变化41-46

5.1.1 进气系统在发动机气门叠开角为30°CA时的压力变化41-43

5.1.2 进气系统在不同曲轴转角下的压力变化43-46

5.2 进气系统内气体速度的变化46-52

5.3 进气系统内气体的湍动能变化52-55

5.4 本章小结55-56

第六章优化后的进气系统的数值模拟与对比56-70

6.1 发动机进气系统的结构优化56-58

6.2 改进后发动机进气系统的数值分析58-68

6.2.1 改进后进气系统的压力变化59-62

6.2.2 改进后发动机进气系统的速度变化62-66

6.2.3 改进后发动机进气系统的湍动能变化66-68

6.3 本章小结68-70

第七章结论70-72

7.1 总结70