论文—基于wave的柴油机整机匹配与参数优化

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1、基于WAVE的柴油机整机匹配与参数优化程功闻(华北水利水电学院机械学院，河南郑州）摘要:本文以6105发动机的结构参数为基础，运用大型通用内燃机工作数值模拟软件RICARDOWAVE，对六缸柴油机工作过程进行了数值模拟计算，并对确定工况下发动机的发动机动力性、经济性和排放性进行分析。最后对特定工况下发动机的参数进行优化，分析了配气机构的动力学特性，并进行了进气门升程曲线的优化设计,确定各参数耦合作用下发动机进气相位的最优值，为发动机的改进设计和性能优化提供理论依据。关键词:RICARDOWAVE；数值模拟；性能优化Thematchingan

2、dparameteroptimizationofdieselenginebasedontheWAVEchenggongwen（NorthChinaUniversityofWaterResourcesandElectricPower，MachineryInstitute，HenanZhengzhou）Abstract：WiththenumericalsimulationsoftwareofRICARDOWAVEwhichusedonlargegeneral-purposeinternalcombustionengine,Itakeanumer

3、icalsimulationofthesix-cylinderengineworkingprocess,anddeterminetheenginepower,economyandemissionsofconductanalysisoftheengineoperatingconditionsBasedonthestructuralparametersofthe6105engine.Finally,theoptimalvalveoftheengineunderspecialconditionsandthedynamicanalysisofthe

4、valvetrainofthedieselengineandtheintakevalveliftlinewereoptimizedbythecoupledparametersinfluences,whichprovidesatheoreticalbasisforthedesignimprovementandperformanceoptimizationoftheengine.Keywords：Ricardowave;Numericalsimulation;Performanceoptimization如今，能源日益稀缺，我们不能回避的问题是

5、，石油资源的枯竭终将在21世纪内成为现实。而柴油机是目前被产业化应用的各种动力机械中热效率最高、能量利用率最好、最节能的机型。据专家预测，在今后20年，甚至更长的时间内柴油机将成为世界车用动力的主流[1]。在日趋严格的节能和排放法规的推动下，世界各汽车公司都对柴油机发展给予了极大的关注。但是柴油机的普及不是简单的将汽油替换为柴油，必须在对柴油机特性、燃烧特征进行研究的基础上，对发动机的结构、进气系统、点火系统以及其他燃烧参数进行改进及优化，才能获得良好的性能并与整机匹配。这个改进及优化的过程若以计算机建模为依据，则能缩短研究开发周期、减少研

6、究开发费用。因此，利用RICARDOWAVE软件对柴油发动机的工作过程进行数值模拟，分析其整机性能匹配并对其参数进行优化，获得具有更好性能的柴油机将是十分必要的。1柴油发动机的数学模型本文采用的RICARDOWAVE软件，是由里卡多公司开发的用于发动机系统设计分析和仿真的计算机辅助计算专业软件。同AVL的BOOST一样，WAVE也是基于管内或有限容积的一维流动理论来实现计算流体力学与和热力学的时域求解。其主要用于汽车发动机的动态特性仿真，性能分析和结构力学性能分析等。1.1WAVE软件的工作原理WAVE提供了一整套完整的以基于时间坐标的流体

7、动力学和一维热力学模型的公式与算法。其以版面的形式建立一般的或复杂的可压缩的网格，包括定常截面或者减缩管，多管的结点、孔和终止点。WAVE包括了机械元件库，发动机气缸、活塞、涡轮增压器、泵等这些元件加上管状网络组成了规律流动，这些特性使得WAVE成为为内燃机和其他复杂可压缩流体流动机械仿真的有利工具。1.2利用WAVE建立发动机模型的方法WAVE工作包括三个阶段：前处理、求解和后处理。使用WAVE进行任何仿真工作都要经过这三个步骤。完成模块搭建和参数设定后，便可以对所建立的模型进行调试计算[2,3]。然后进行参数调试，完成参数调试后，便可以

8、使用WavePost对仿真得到的数据进行后处理，可以在WaveBuild中设定选择想要得到分析结果曲线，也可以用仿真计算结果创建新的曲线，从而对发动机模型进行验证、分析与优化。2