微型二冲程摆式内燃机缸内湍流模型的研究

摘要

本课题来源于国家自然科学基金项目“微型二冲程摆式内燃机燃烧机理研究”,研究摆式内燃机缸内湍流流动,运用 FLUENT软件对缸内湍流流动进行数值计算与分析,研究摆式内燃机工作过程中缸内湍流流动的压力分布,温度分布和速度变化情况。
　　微型二冲程摆式内燃机的性能很大程度上取决于排气是否彻底、扫气是否充分、进气是否顺利。在排气过程中,燃烧室中的废气先自由排出,随后由来自扫气口的新鲜充量将剩余废气挤出。本文对摆式内燃机一个工作周期的流场变化情况进行了仿真计算。
　　在建立了流体控制方程和数值计算方法的基础上,主要进行了以下研究。第一,对预压缩室单独进行模拟计算,分析了扫气口部分在工作过程中对预压缩室的影响。在模拟计算时,分别使用了Profile和UDF两种方法定义运动边界,以实现在FLUENT中进行动网格分析,比较两种方法分别得出的结果,最后选择Profile定义运动边界,进行整体流场的研究;第二,对微型二冲程摆式内燃机整体流道建模,运用ICEM CFD划分网格,利用 FLUENT对摆式内燃机一个工作周期的缸内湍流进行了详细的仿真与计算,分析了一个工作周期中整体流场的压力分布、温度分布和速度矢量的变化情况,可以得到任一时刻和任一位置的压力云图、温度云图和速度矢量图;对排气口、扫气口和进气口进行了质量流率监测,验证了设计的合理性。
　　本研究在微型二冲程摆式内燃机缸内湍流流动研究方面做出了积极而有效的探索,分析结论可作为结构设计及结构优化的重要参考依据,能够缩短结构设计时间,降低实验成本。

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目录

第一章 绪论

1.1 研究的背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容

1.4 本章小结

第二章 微型二冲程摆式内燃机综述

2.1微型二冲程摆式内燃机结构设计

2.2本章小结

第三章 流体控制方程和数值计算方法

3.1可压缩粘性流动的基本方程

3.2动网格更新方法

3.3RNG k??模型计算缸内湍流流动

3.4 CFD求解步骤

3.5前处理软件ICEM CFD软件简介

3.6 FLUENT软件的优势

3.7本章小结

第四章 摆式内燃机预压缩室内流场的瞬态分析

4.1预压缩室压缩阶段的计算模型

4.2模拟计算的结果分析与比较

4.3本章小结

第五章 燃烧室膨胀做功阶段的流场分析

5.1整体流场网格模型

5.2整体流场分析计算

5.3本章小结

第六章 回程阶段的流场分析

6.1 网格模型

6.2流场分析计算

6.3本章小结

第七章 结论

参 考 文 献

致谢

作 者 简 介