基于CAD∕CFD发动机气道的设计.pdf

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1、第41卷第2期2012年4月小型内燃机与瘁托车SMALLINTERNALCOMBUSTIONENGINEANDMOTORCYCLEV01．41No．2Apr．2012基于CAD／CFD发动机气道的设计刘鹏飞徐春龙檀丽宏(中国北方发动机研究所山西大同037036)摘要：以应用于实际设计为目的，研究了三维造型设计方法在发动机螺旋进气道设计中的应用。实现了PROE设计以及高精度的流动数值模拟，为气道的设计与改进提供了高效实用的研究手段。讨论了螺旋气道三维建模的基本过程，研究了网格尺寸对计算结果收敛性的影响。最后，以气道试验验证计算结果的准确性。三维设计表明，现

2、代设计方法的应用有益于克服传统设计中的盲目性与局限性，提高产品的自主开发能力与设计制造质量。关键词：计算机辅助设计螺旋进气道三维流动模拟三维造型设计中图分类号：TK413．4+4文献标识码：A文章编号：1671—0630(2012J02—0046—05Three．DimensionalSimulationforIntakePortofDieselEngineLinPengfei．XuChunlong，TanLihongChinaNorthEngineResearchInstitute(Datong，Shanxi，037036，China)Abstract

3、：Inordertobeusedinpracticaldesign，applicationof3-Dmodelingmethodforengine§helicalin-takeportsisstudied．PROEdesignandprecisenumericalflowsimulationalerealizedandtheeffectiveandpracticalresearchtoolsfordesignandimprovementoftheportsareprovided．Processesofthree—dimensionaldesignforh

4、elicalintakeportsarediscussed，influenceonconvergenceofCFDsimulationresultforg—ddingsizeisstudied．Finally，CFDsimulationisvalidatedbyflowtestresults．3-Dmodelingshowsthatapplicationofmoderndesignmethodisfavorableforovercomingthebhndnessandlimitintraditionaldesign，enhancingproductind

5、ependentdevelopmentabilityandimprovingqualityofdesignandmanufacture．Keywords：CAD，Helicalintakeports，3-Dflowsimulation，3-Dmodeling引言螺旋进气道是直喷式柴油机的重要零部件之一。它的几何形状对提高直喷式柴油机的充气效率、改善燃烧性能和降低排放指标具有十分重要的影响。传统的气道设计和模具制造是先用手工塑造一气道模型，将该模型在稳流试验台上进行气动试验，边试边修，经反复修改调整后，方可取得较理想的气道模型。这项工作所消耗的时间长，费用

6、也大，制约了生产效率的提高。本文主要论述用CAD软件构造螺旋进气道三维作者简介：刘鹏飞(1983一)，男，硕士，研究方向为发动机燃烧技术开发。实体模型流程，并用CFD软件在计算机中进行流动模拟计算，同时对计算网格进行了修正，最后用试验结果进行了验证，结果表明：通过CAD／CFD技术进行柴油机螺旋进气道与切向进气道的设计，可以有效的克服传统方法耗时长、优化困难的缺点。1双进气道CAD某发动机进气道三维模型如图l示：建模过程如下：I)进气口造型进气口外形为一个四边倒角的矩形，如图2所示。第2期刘鹏飞等：基于CAD／CFD发动机气道的设计图1气遭三维模型知道矩

7、形的两个边长、四个圆角和矩形的中心坐标，可以唯一确定进气道口。矩形的边长、四边的倒角均可定义为PRO／E中表达式的变量。用户需要修改螺旋进气道的进气IEI形状时，不需要删除原来的图形重新建模，只要更改相应的变量参数就可以得到修改的结果。PROE中建模如图3所示：f厂h山I图2进气口截面线

8、生i3PROE中进气口截面造型2)最小截面造型最小截面的形状如图4所示，可以用顺次连接的圆弧和线段表示。由于最小截面处在气道的导向段向螺旋段过渡的地方，所以他的设计要考虑到螺旋进气道的整体形状。如右边的两段圆弧：1处的圆弧要向螺旋段凹进去的部分过渡，为方便光滑连接，需要

9、设计成一段凹弧；2处的圆弧要向螺旋段凸出的部分过渡，需要设计成一段凸弧。PROE