多缺柴油机进排气系统—三维耦合仿真分析

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文多缸柴油机进排气系统一三维耦合仿真分析硕士研究生：刘雁泽指导教师：明平剑教授学科、专业：动力工程与工程热物理论文主审人：张新玉教授哈尔滨工程大学2018年1月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文多缸柴油机进排气系统一三维耦合仿真分析硕士研究生：刘雁泽指导教师：明平剑教授学位级别：工学硕士学科、专业：动力工程与工程热物理所在单位：动力与能源工程学院论文提交日期：2018年1月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex

2、:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.Eng1D/3DCouplingSimulationofIntakeandExhaustSystemforMultipleCylinderDieselCandidate:LiuYanzeSupervisor:Prof.MingPingjianAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:PowerEngineeringandEngineeringThermophysicsDat

3、eofSubmission:January，2018DateofOralExamination:March，2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全

4、意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密

5、后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日摘要进排气系统是发动机组成中的重要部分。进排气系统的结构设计关系着气缸的充气效率、换气过程的完善和燃烧废气的排放。在使用废气涡轮增压器的柴油机上，排气系统中的压力波动对废气能量的利用、增压器的增压效果有重要影响，进而影响整机的动力性、经济性和排放性。考虑到实验方法的难度、成本和周期等问题，使用CFD仿真技术进行进排气系统的研究具有诸多优势。本文使用

6、一三维软件耦合计算的方法，对TBD620V12柴油机的进排气系统进行了符合真实工作状态下的研究。使用GT-Power软件建立了TBD620V12柴油机标准螺旋桨特性下工作转速范围内的一维仿真模型，结合实验数据对仿真模型进行校核和验证。在一维仿真模型的基础上，对该柴油机的进排气系统结构参数进行优化研究。使用单一变量法，研究了进排气系统中的进/排气总管长度/直径、进/排气支管长度/直径的变化对柴油机整机功率、燃油消耗率和最高爆发压力的影响并根据结果进行优化，使原发动机在低速度段整机性能得到提高。中高速度段性能提高

7、不明显。在进排气系统结构参数优化后的一维模型的基础上，在中高速度段，先使用单一变量法优化了进排气门的开启时间和开启角度，然后使用GT-Power自带的DOE功能，以进、排气凸轮定时角为试验因子，功率最大，燃油消耗率最小为优化目标，采用多目标遗传算法进行了配气相位的多目标优化。通过配气相位的优化，进一步提高了中高速度段时发动机的整机性能。使用Pro/Engineer软件建立了排气系统三维结构，Hypermesh软件划分网格结构，使用一维仿真软件GT-Power和三维流体计算软件Fluent耦合求解的方式，获取排

8、气歧管入口随时间动态变化的质量流量边界条件，模拟了1800r/min时在整机工作循环下排气系统内的气体流动状态，模拟结果更加符合实际情况，为排气系统的优化提供有力的理论依据。关键词：内燃机；GT-Power；Fluent；一三维耦合；进排气系统AbstractTheintakeandexhaustsystemisanimportantcomponentsofdieselengine,whosestr