基于CAD/CFD的塑料进气歧管流场分析及结构改进

摘要

进气歧管是汽车发动机的一个主要部件，其几何形状、结构和流动特性影响到汽车发动机性能的多个方面，包括进气阻力、充气效率、各缸均匀性及缸内气体运动，进而影响到汽车发动机的动力性、经济性和排放指标。高性能的发动机对进气歧管的设计也提出了更高的要求。
　　在传统进气歧管设计中，其性能通常用稳流试验来进行评价。稳流试验虽然能得到流动综合量，但不能得出详细的缸内三维流场信息。设计者设计时主要靠自己的直觉和所积累的经验，而且试验方法周期长、费用大，严重影响生产效率。CAD/CFD技术在进气歧管设计中的使用能有效地克服这些缺点，因此，CAD/CFD技术将逐渐成为进气歧管设计改进中最常用，也是最有效的方法。
　　本文用CAD软件建立某发动机进气歧管三维几何模型；分别使用STAR-CD和ANSA软件对进气歧管三维几何模型进行网格划分；然后采用K-Epsilon/High Reynolds Number模型模拟进气歧管内流场，用CFD软件分别对网格模型进行流场分析；根据流场分析对所设计的进气歧管模型进行了两次结构改进；并分别对改进后的进气歧管进行流场分析，将流场分析所得结果与试验数据进行比较。结果表明：经过两次改进后的进气歧管在性能方面有了很大的提高，能够满足预期的设计目标要求；同时也证明CAD/CFD技术计算精度较高，与稳流试验一致性也很高，为进气歧管设计提供了很好的理论依据。
　　本文为进气歧管设计及结构改进提供了具有指导意义的研究方法，该研究方法对于汽车进气歧管的结构设计及改进具有普遍推广性。

目录

基于 CAD/CFD 的塑料进气歧管 流场分析及结构改进

FLOW FIELD ANALYSIS AND STRUCTURE IMPROVEMENT OF PLASTIC INTAKE MANIFOLD BASED ON CAD/CFD

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 课题研究背景目的及意义

1.2 CAD/CFD技术

1.2.1 CAD技术在产品设计中的应用

1.2.2 CFD技术的应用

1.3 国内外研究现状

1.3.1 国外研究现状

1.3.2 国内研究现状

1.4 主要研究内容

第2章 进气歧管模型的建立

2.1 数学模型的建立

2.1.1 气体运动控制方程

2.1.2 湍流模型

2.1.3 SIMPLE算法

2.1.4 有限体积法

2.2 三维几何模型的建立

2.3 网格模型的建立

2.3.1 STAR-CD划分网格

2.3.2 ANSA划分网格

2.4 本章小结

第3章 进气歧管CFD计算及分析

3.1 确定边界条件和收敛方法

3.2 CFD模拟结果及分析

3.2.1 六面体网格模型模拟计算及结果分析

3.2.2 四面体网格模型模拟计算及结果分析

3.3 本章小结

第4章 进气歧管结构改进

4.1 第一次改进

4.1.1 建立模型

4.1.2 CFD模拟计算及结果分析

4.2 第二次改进

4.2.1 建立模型

4.2.2 CFD模拟计算及结果分析

4.3 本章小结

第5章 进气歧管试验研究

5.1 进气歧管样件制作

5.2 试验方法及结果分析

5.3 本章小结

结 论

参考文献

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致 谢