内燃机脉冲增压系统三维流动的计算研究

摘要

近年来，伴随着石油危机和环境危机的日益严重，世界范围内对于内燃机的经济性、动力性和排放性能都提出了更加严格的要求。内燃机脉冲排气系统可以更好地利用废气能量，增加进气密度，提高内燃机的经济性;同时，脉冲排气系统对排气的压力变化反应灵敏，从而改善内燃机的加速特性和转矩特性，因此在车用内燃机上得到广泛应用。传统的内燃机排气系统系统设计方法基于经验和实验，已经不能满足目前内燃机开发的需求。计算机技术的发展，使得在内燃机排气系统研发过程中引入模拟计算，可以大幅节约资金成本和开发时间。
　　脉冲排气系统三维流动计算所需要的边界条件在试验中不易获得，因此，本研究采用基于发动机工作过程模拟软件GT-Power，建立大功率6缸柴油机的计算模型。通过图纸和实验数据，确定了模型中的各项参数，对该型发动机进行了不同工况下的工作过程模拟。通过对比不同转速下发动机相关参数的试验值与计算值，确认发动机性能计算的准确性，从而为三维流动计算提供边界条件。
　　针对发动机实际的脉冲排气管形状进行建模，三维流动计算模型采用Fluent多面体网格单元，湍流模型采用标准k-ε模型。采用质量流量作为进口边界条件，对由一维性能计算得到的排气管进口的曲轴转角—质量流量曲线进行简化。通过对排气管关闭、开启时刻点以及排气最大流量点等特征时刻的分析，对脉冲排气系统的流动机理进行了探讨。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 选题的背景及意义

1．2 内燃机增压系统设计的发展状况

1．3 课题的主要研究内容

2 柴油机工作过程模拟模型的建立

2．1 GT-Power软件的应用与功能介绍

2．2 物理模型的建立

2．3 数学模型的建立

2．3．1 涡轮增压器模型

2．3．2 管流模型

2．3．3 气缸模型

2．3．4 燃烧模型

2．4 模型参数的确定

2．4．1 边界条件参数

2．4．2 涡轮增压器参数

2．4．3 中间冷却器参数

2．4．4 进气歧管参数

2．4．5 气门参数

2．4．6 气缸模型参数

2．4．7 排气系统模型参数

2．4．8 运行参数

2．5 模型的验证

3 柴油机脉冲排气系统三维流动模拟模型的建立

3．1 FLUENT软件的应用与功能介绍

3．2 物理模型的建立

3．3 数学模型的建立

3．3．1 流动控制方程

3．3．2 网格模型

3．4 边界条件的确定

3．5 模型的验证

4 模拟结果及分析

4．1 特征时刻点的流动规律

4．1．1 排气门开启点流动规律

4．1．2 排气最大流量点流动规律

4．1．3 排气门关闭点流动规律

4．2 模拟结果分析

5 结论和展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢