汽油机可变长度进气歧管数值仿真研究

摘要

在较宽的转速范围内，发动机设计工作者都希望尽可能获得最多的气缸进气量，可变进气管技术正是可以发挥这一效应的比较有效的现代技术之一。该技术不仅可以提高发动机在高速运行的流通性，还可以解决低速工况下涡流和滚流运动较弱的问题。本文通过一维与三维模拟仿真的方法系统研究了可变进气管技术对发动机性能的影响。
　　本文主要针对某公司K14B-H发动机可变进气歧管开发项目展开研究。首先根据原型发动机各个参数，利用 GT-POWER 一维模拟计算软件建立起计算模型。通过不断改变进气歧管的长度、截面直径和谐振腔体积，观察发动机扭矩、功率和油耗的变化情况，同时选出最优的进气结构参数，并总结出一套确定汽油机进气管可变长度控制策略方案。
　　根据一维模拟得出的结构参数，利用三维绘图软件设计出可变进气歧管的三维模型。同时利用三维数值模拟软件 STAR-CCM+对管内气体流动进行模拟。首先进行稳态模拟，考察了长管与短管在各自的运行情况下进气流通性和均匀性。然后利用一维与三维耦合的方法进行了瞬态模拟，观察进气门在开启和最大升程状况下各歧管内的气体流动情况。
　　本文利用计算机辅助系统，采用现代集成化研究方法，一维与三维模拟计算并行，设计与试验同时进行，加快了产品开发周期，节约了成本，高质量的完成了项目开发任务。最终的模拟研究表明，汽油机扭矩提高3.67%，功率提高4.63%。

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符号说明

第一章 前 言

§1-1 论文研究的目的与意义

§1-2 进气歧管可变技术现状

§1-3 课题来源及本文的主要内容

§1-4 小 结

第二章 可变进气系统对进气过程的影响分析

§2-1 进气管中波动效应及谐振增压的分析

§2-2 进气管流动能量损失

§2-3缸内流动

§2-4 本章小结

第三章 一维模型模拟分析

§3-1 一维非定常模拟计算基本方程

§3-2 GT-POWER软件介绍

§3-3 可变长度进气管模型的一维仿真计算及分析

§3-4 凸轮型线优化设计

§3-5 本章小结

第四章 一维与三维耦合数值模拟计算分析

§4-1 STAR-CCM+软件介绍

§4-2 三维数值模拟计算

§4-3 耦合计算与模拟分析

§4-4本章小结

第五章 全文总结与今后工作建议

§5-1 工作总结

§5-2 以后工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间所取得的相关科研成果