机车柴油机进气道的仿真计算及结构优化

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1、计算机应用铁道机车车辆工人第1期2012年1月文章编号:1007－6042(2012)01－0038－05机车柴油机进气道的仿真计算及结构优化韩运动陈大伟王万静(南车青岛四方机车车辆股份有限公司高速列车系统集成国家工程实验室(南方)山东青岛266111)摘要:为了改进16V240ZJB型柴油机性能，借助模拟计算与气道稳流试验相结合的方法，首先利用三维造型软件UG对气道进行实体建模，然后利用气道稳流试验数据为模拟计算提供边界条件，以AVL－FIRE软件为平台，采用合适的湍流模型和计算方法对气道内的三维流场进行数值模拟，得到了不同气门升程下详细的流场信息。气道性能评价参数(流量系数和涡流比)的

2、计算结果与稳流试验台的试验结果吻合较好，验证了应用数值模拟方法评价气道的可行性;通过流场分析，找到了气道不合理的部位，提出了气道改进措施，并再次进行了数值模拟计算。计算结果表明，改进后的气道结构在大升程下进气流量得到明显提高，进气流动状态也得到了很好的改善。关键词:机车;柴油机;进气道;数值模拟;结构优化中图分类号:TP31文献标识码:BSimulationandStructuralOptimizationoftheIntakePortinLocomotiveDieselEngineHanYundong;ChenDawei;WangWanjingAbstract:Byintegrating

3、numericalsimulationandsteadyflowtestingoftheintakeport，e．g．，asolidmodelingoftheintakeportwith3－Dmodelingsoftware(UG)andtheboundaryconditionsforsimulationgeneratedbysteadyflowtestdata，theflowfieldsunderdifferentvalveliftsareobtainedwiththehelpofAVL－FIREsoftwarewhichimplementsnumericalsimulationof3－

4、Dflowfieldsintheintakeportbyutilizingproperturbulencemodelsandcomputingmethods．Thecalculationoftheperformanceevaluationparameters(flowcoefficientandturbulenceratio)oftheintakeportcoincideswellwiththetestre-sultsofsteadyflow，whichverifiesthefeasibilityofassessingintakeportwithnumericalsimulation．Wi

5、ththeaidofflowfieldanalysis，improperpositionsintheintakeportarepinpointedandimprovementapproachestotheportareproposed，followinganumericalsimulationonceagain．Calculationindicatesthattheinletflowofthemodifiedintakeportstructureisgreatlyincreasedandtheinletflowconditionisconsequentlyimproved，whichwil

6、lsurelycontributetotheperformanceenhancementof16V240ZJBdieselengine．Keywords:locomotive;dieselengine;intakeport;numericalsimulation;structuralopti-mization［1］进气道作为发动机进气系统的重要组成部分，动力性和排放性。利用三维仿真软件对机车柴其结构直接影响进入气缸的空气量、气体的速度分油机的进气道进行三维数值模拟，通过分析其内部布及其湍流状况等，而这些因素都直接关系到机车流场，可找到相应的改进方法，为机车柴油机的性能柴油机的燃烧过程，从而

7、影响机车柴油机的经济性、优化提供新途径。—38—韩运动陈大伟王万静机车柴油机进气道的仿真计算及结构优化铁道机车车辆工人第1期2012年1月表2稳流试验数据结果1气道稳流试验气门升程(mm)流量系数CF无因次涡流比NRRicardo就大连机车车辆有限公司制造的20．0780．03240．1760．07916V240ZJB型柴油机的进气道在Sharcham的稳流60．2370．137试验台上进行试验事项与中技公司签订了合同。