基于参数化的螺旋进气道造型

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1、成都，2007年8月中国内燃机学会燃烧净化节能分会2007年学术年会论文集基于参数化的螺旋进气道造型戴云，孙平，冯伟伟（江苏大学汽车与交通工程学院，镇江，212013）摘要：研究了应用非均匀有理B样条（NURBS）来描述气道外形的方法。结合4BV95柴油机进行了螺旋进气道三维造型设计。通过输入关键参数实现了螺旋进气道的参数化过程。利用FIRE软件对参数化前后的螺旋进气道进行了流动数值模拟，分析了结构参数对气道流动特性的影响，为气道的结构改进提供了依据。关键词：柴油机，螺旋进气道，NURBS，参数化造型DesignofHelicalInletPor

2、tBasedonParametricDaiYun,SunPing,FengWei-wei(SchoolofAutomobileandTrafficEngineering，JiangsuUniversity，Zhenjiang，212013)Abstract：Themethodtodescribecontourofhelicalinletporthasbeenstudied，andthe3-Dgeometrymodelofhelicalinletportof4BV95dieselenginehasbeendesigned。Byinputtingcr

3、iticalparameters，theparametricprocessofhelicalinletporthasbeencompleted。ThenumericalsimulationofflowcharacteristicsoftwokindsofhelicalinletportsareconductedwithsoftwareFIRE,andtheaffectsofstructuralparametersontheflowareanalysed。Theresultsprovideabaseforthehelicalportoptimiza

4、tion。KeyWords：DieselEngine，HelicalInletPort，NURBS，ParametricDesign琐的造型过程。引言1．NURBS方法和气道描述传统的螺旋进气道的设计流程是采用经验设计加上反复试验（一般在稳流试验台发动机的进、排气道不能由初等解析曲上进行）、多次修正的方法进行设计，其大面组成，而是以复杂方式自由变化的曲线曲致可分为以下几个步骤：（1）根据柴油机的面，即所谓的自由型曲线曲面组成。性能要求，确定气道的流通截面和气道气流在非均匀有理B样条（BURBS）方法得沿程截面变化，然后计算气门最小喉口处的到广泛应

5、用之前，常用的自由型曲面描述方气体流速，并对其马赫数进行校对，一般法主要有：B样条曲面，孔斯（Coons）曲面,M≤0.5；（2）在原有相仿的气道基础上，制贝塞尔（Bezier）曲面等。上世纪80年代造阳模和阴模；（3）完成气道模型的设计后，后期以来，NURBS方法成为用于曲线曲面描进行气道性能试验，测定性能参数，通过对述的最为广泛的技术。非有理和有理贝塞尔气道进行修改试验，直至达到满意的气道性及B样条曲线曲面都被统一在NURBS标准形能参数；（4）阴模定型，完成工艺制造的图式中，为采用统一的数据库提供可能。国际纸；（5）制造泥芯模具。这种设计流

6、程在设标准化组织（ISO）于1991年把NURBS方法计开发中存在着较大的盲目性和局限性，不作为定义工业产品几何形状的唯一数学方仅设计开发周期长，耗费大，而且较难得到法，因此对于气道的外形描述也应采用这一理想的方案。方法。参数化造型是CAD在实际应用中提出NURBS方法是建立在B样条函数的基础的新型设计方法，能够在造型过程中用一组之上的，B样条函数有多种等价的定义，作参数来约定尺寸关系，只要给出气道形状的[]2为准算法的递推定义为主要参数，就能设计出气道，进而在需要修改模型时，只要输入不同的特征参数，便可⎧,1若u≤u≤uii+1以得到不同的气道

7、造型，从而避免了重复烦Ni,o(u)=⎨⎩,0其他成都，2007年8月中国内燃机学会燃烧净化节能分会2007年学术年会论文集V=(v,v,?,v)。次数k和l也分别o1n+l+1u−uiN(u)=N(u)+i,ki,k−1隐含在节点矢量U和V中。u−ui+ki气道三维造型设计的一般做法是给定u−ui+k+1N(u)气道的若干个剖面，再按照给定的规则整体i+,1k−1u−ui+k+1i+1生成外表面，这个方法对于一般的气道造型能取得较好的效果，但螺旋进气道由于其形同时规定0/0=0状复杂，使用这一方法会暴露很多的不足，在B样条方法的基础上进一步发展

8、为非尤其是导向部分和螺旋室部分难以光滑过均匀有理B样条（NURBS）方法的主要目的渡。因此在进行螺旋进气道造型时，广泛采是为了寻找与B样