资源描述：
《4气门柴油机进气道布置及气体流动cfd模拟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、增刊(总第176期)车用发动机Supplement(SerialNo.176)2008年6月VEHICLEENGINEJun.20084气门柴油机进气道布置及气体流动CFD模拟1222顾勤,陆文霞,戴云,孙平(1.扬州柴油机有限责任公司,江苏扬州225009;2.江苏大学汽车与交通工程学院,江苏镇江212013)摘要:不同的发动机气道组合对进气流量和进气涡流有重要的影响。研究了YZ41024气门柴油机螺旋气道和切向气道的布置方案,并对气道气门气缸系统中的气体流动进行了三维
2、数值模拟,得到了螺旋进气道单开和两进气道全开状态下气道内部详细的速度场和湍动能等信息,为气道结构优化提供了理论依据。关键词:柴油机;进气道;数值模拟;流动特性中图分类号:TK42444文献标志码:B文章编号:1001-2222(2008)S1-0041-04柴油机技术朝着提高功率和降低油耗等方向发果表明,螺旋气道和切向气道组合能兼顾大小气门展,并需要满足愈加严格的废气排放法规。开发4升程下的相对涡流比和相对流量系数。就综合性能气门柴油机是当今发动机行业的关键技术之一。采而言,4气
3、门直喷式柴油机最佳进气道组合可采用[3]用4气门技术能够提高流量系数、换气质量和效率,长螺旋与短切向的气道组合方式,此时涡流比随从而提高平均有效压力和低速扭矩,保证柴油机良气门升程变化曲线也较为平坦。[1]好的动力性和经济性,同时降低排放。对中小型高速车用柴油机来说,采用切向气道和如何合理布置4气门柴油机的进气道,最大发螺旋气道组合更能适应高低转速和不同涡流比需要。挥气道的流通性能和涡流能力仍是研究的热点,采低速小负荷时,为加速燃气混合,需要高涡流比的进用长螺旋短切向气道的菱形布置是发展趋向之一。
4、气,此时只开启螺旋气道;高速大负荷时,打开切向气本研究在此布置方案基础上对4气门柴油机的进气道可以削弱涡流,提高进气充量,使燃气混合充分。道性能进行了CFD数值模拟分析。24气门柴油机进气道流动特性的CFD模拟14气门柴油机进气道组合YZ41024气门柴油机的两进气道分别采用螺旋型和切向型,利用Pro-E对4气门柴油机进气道4气门柴油机中气道布置有多种方案,将同一进行三维造型,并进行CFD数值模拟。进气道类型气道以不同方式组合和将不同类型气道以不同CFD数值模拟分两部分:对螺旋进气道单开进行数
5、方式组合,都能获得不同进气流量和进气涡流。4值模拟;对双进气道全打开状态进行数值模拟。气门柴油机中同时采用切向气道和螺旋气道对进气[2]CFD数值模拟的计算过程由建模、生成网格、计的相互影响有:算求解和后处理等部分组成。CFD求解过程见图1。a)切向气道形成的气流沿气缸壁流动,螺旋气道在气缸中央形成与椭圆相反的涡流,在轴向的流速分布也不同;b)从切向气道进入的气流在气门下部形成较强的下降气流,随着气门开度增加,切向气道与螺旋气道间的气流方向也发生变化,从气缸中心流向内壁边缘。由此可看出,4气门气道
6、形成的气流复杂、相互干涉,导致气流方向发生变化,切向气道沿气缸壁形成大的涡流,螺旋气道在气缸内侧形成小的涡流。4气门柴油机双进气道进气流动特性的研究结图1CFD数值模拟计算流程收稿日期:2008-04-16;修回日期:2008-06-09作者简介:顾勤(1957),男,江苏省扬州市人,高工,主要从事柴油机产品研究和开发、制造技术改造和发展;happy.wwxy@163.com。42车用发动机20
7、08年增刊32YZ41024气门柴油机两进气道全开状态数值34气门柴油机CFD数值模拟及结果模拟结果表征气道流动特性的有流量系数和涡流比两个图3示出YZ41024气门柴油机两进气道全开主要参数,根据这两个参数可以比较气道的优劣。本时的气道性能模拟结果曲线。用AVL平均涡流比研究中的螺旋进气道性能参数计算结果和两气门全公式得到在两气门全开(高速高负荷时)情况下的涡开时气道性能参数计算结果曲线都是根据AVL哑铃流比是0.7541,平均流量系数为0.3862。型风速仪叶片单元集上采集的数据绘制的。
8、AVL平由图3可以看出,两气门全开时平均涡流比比均流量系数和AVL平均涡流比计算方法如下:螺旋气道单开时下降了61%,平均流量系数变化不a)AVL平均流量系数大,符合YZ41024气门车用柴油机不同转速和不AVL平均流量系数为各个气门升程下流量系同负荷时对涡流比的需求。数的积分平均值,积分区间定义为曲轴转角0rad~rad。1m=d。0式中,为曲轴转角;m为平均流量系数;为测出的流量系数。b)AVL平均涡流比考虑到气门升程和活塞速度的因素,AVL平均涡
