基于CAE/CFD分析的某发动机进气歧管系统性能评估

摘要

进气歧管作为发动机进气系统关键的组件之一，其性能好坏将直接影响整机的燃油经济性、排放特性及动力性，发动机进气歧管系统包含节气门阀体、进气法兰、总进气道及出气弯道，目前对于进气歧管的优化分析问题是各国工程师及学者比较关注的课题，有着重要的研究意义。
　　本课题以某企业进气歧管研发项目为依托，利用有限元分析方法对发动机进气歧管进行模态分析、爆破压力分析以及CFD分析，并进行相应的试验来验证模拟仿真的可靠性。首先利用ABAQUS软件生成质量较高的体网格，分别进行模态分析与爆破压力仿真分析，判断出发动机产生共振时的薄弱位置，在结构优化基础上进行模态、爆破、CFD再分析。利用AVLFIRE与流体FLUENT软件的耦合进行CFD分析，采用粘性模型Realizable k-epsilon，获取边界层的流体速度分布及总进气压力分布，由分析结果得出边界层的流体最大不均匀性小于5％，总进气压力损失在2.5Kpa范围内，模态分析与爆破压力分析结果表明改进之后的进气歧管第一阶振动频率明显增加，避开共振的频率，同时进气歧管的形变位移减小，试验中爆破应力值小于给定的9bar，进气歧管表面形变面积减小，总体上满足设计要求。
　　本文通过进气歧管的数值模拟计算与台架试验、爆破压力试验相结合，得出发动机外特性曲线数据和进气歧管模爆破强度，与实验结果对比，试验与计算之间存在一定误差，两者之间的误差率在5%范围内，符合设计要求并验证了数值模拟的准确性，最终改善发动机进气歧管的系统性能，为进气歧管的研发设计和优化改进提供了方向和依据，有效地缩短了产品开发周期与生产成本。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 课题研究的意义和目的

1.2 国内外研究现状

1.3 研究主要内容

第2章 进气歧管有限元模型建立

2.1 有限元理论基础

2.2 软件介绍

2.3模型建立与简化

2.4边界条件约束

2.5网格划分

2.6结果提取

2.7 本章小结

第3章 进气歧管有限元分析

3.1模态分析

3.2 爆破压力分析

3.3 进气歧管结构改进

3.4 进气歧管改进分析

3.5 本章小结

第4章 进气歧管CFD分析

4.1 CFD技术介绍

4.2 前处理

4.3 计算结果分析

4.4 本章小结

第5章 快速成型技术及试验分析

5.1 快速成型技术

5.2 实验验证

5.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢