资源描述：
《四气门汽油机进气道流动特性的CFD分析_杜爱民》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第37卷第2期同济大学学报(自然科学版)Vol.37No.22009年2月JOURNALOFTONGJIUNIVERSITY(NATURALSCIENCE)Feb.2009文章编号:0253-374X(2009)02-0249-04四气门汽油机进气道流动特性的CFD分析杜爱民,段亮,田永祥(同济大学汽车学院,上海201804)摘要:为提高某四气门汽油机的进气道性能,利用三维流体系数和与燃烧系统相匹配的涡流比、滚流比,使气道动力学软件AVL2Fire,模拟计算其稳流试验台的三维数值.达到最好的流通特性[1].而进气道的传统设计方法通过对原气道的分析
2、,发现结构不合理之处,并依据实际要是通过在稳流实验台上反复地实验和对比来获得满求提出了改进方案,然后对新方案进气道重新模拟分析.结足设计要求的形状参数的,周期长,成本高,见效慢.果表明,初步改进后的气道在流通特性上有明显的提高.利用CFD技术可以模拟气道的CAD模型流场,并关键词:汽油机;进气道;流量系数;滚流进行可视化显示,使设计者直观地了解并判断所求中图分类号:U270.2文献标识码:A流场形态是否满足设计要求[2].CFDAnalysisofIntakePortFlow1气道三维数值模拟CharacteristicsforFour2valv
3、eGasolineEngine1.1几何模型及其网格划分DUAimin,DUANLiang,TIANYongxiang原进气道的ProE几何模型以STL格式导入(SchoolofAutomotiveEngineering,TongjiUniversity,Shanghai201804,China)Fire软件,抽取空气的流域面使其封闭.气缸长度在AVL仿真试验中取为2.5D(D为气缸直径),气道Abstract:Toimprovetheperformanceoftheintakeportfor前端的长方体容积起到稳压的作用.然后,运用自动some
4、practicalfour2valvegasolineengine,thethree2划分网格技术生成六面体网格.由于气门与气道之dimensionalnumericalsimulationofsteadyairflowswas间的气体流动模拟是计算研究的重点,故精细划分performedwithCFD(ComputationalFluidDynamics)software燃烧室位置,气门全开时,总的网格数目为77万.不AVL2Fire.Analysisoftheportshowsthatitsfiguredesignisinconsequent
5、andanewdesignmethodbaseduponpractical同升程的网格数目有所不同.计算网格见图1.needswasputforward.Theimprovedportprovesbetterin1.2气体流动计算数学模型termsofflowCharacteristics.流体流动遵循的基本定律是质量守恒定律、动Keywords:gasolineengine;intakeport;flowcoefficient;量守恒定律和能量守恒定律,采用连续性方程、动量tumbleswirl守恒方程、能量守恒方程和热力学状态方程,耦合k-ε
6、双方程(湍动能和耗散率方程)模型,建立气道内气体流动的数学模型.汽油机气道内气体的流动是三维、非定常、伴随(1)流动控制方程传热和摩擦等现象的可压缩气体流动,缸内气体的连续性方程—流动影响点火以及火焰传播速度,进而影响发动机9ρ9——+(ρuj)=0(1)的动力性、经济性和排放性能.目前,非结构化CFD9t9xj(计算流体动力学)计算方法,可建立气道内气体流式中:t为时间;xj(j=1,2,3)为坐标;ρ为密度;uj为动的数学模型,分析气体从气道到缸内的流动,进而气流速度在三个坐标上的分量;各物理量上的“-”为气道的结构优化提供理论指导,以获得高
7、的流量表示时均值.收稿日期:2007-12-19作者简介:杜爱民(1971—),男,副教授,工学博士,主要研究方向为汽车发动机CAE(计算机辅助工程)分析、替代能源混合动力汽车.E2mail:duaimin1971@yahoo.com.cn通讯作者:段亮(1983—),男,硕士生,主要研究方向为汽车能源与排放控制.E2mail:liangjian021@126.com250同济大学学报(自然科学版)第37卷图1计算网格Fig.1Meshforcalculation动量守恒方程的氧气组成的气体,压力为0.098MPa,密度为-39———————1.
8、16481kg·m,温度293.15K;选择初始化模式(ρuiuj+ρu′iu′j-τij)+9xj为有势场,以加快稳态计算中的迭代速度
