二冲程汽油机簧片阀运动特性的研究

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1、中图分类号：TK411+.3论文编号：102870215-S029学科分类号：080703硕士学位论文二冲程汽油机簧片阀运动特性的研究研究生姓名刁璇学科、专业动力机械及工程研究方向内燃机性能仿真与控制指导教师杨海青副教授南京航空航天大学研究生院能源与动力学院二О一五年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofEnergyandPowerEngineeringStudyoftheMotionCharacteri

2、sticsofReedValvesinaTwo-strokeGasolineEngineAThesisinPowerMachineryandEngineeringByDiaoXuanAdvisedbyAssociatedProfessorYangHaiqingSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch，2015承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究

3、成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其它人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要簧片阀是控制曲轴箱进气量的重要部件，直接影响二冲程发动机动力性能输出，影响发动机速度特性。在发动机工作过程中，簧片阀需要频繁的完成开闭过程

4、，高频率的运动使得簧片阀有可能在某一转速下发生共振，共振时簧片会以较大的冲击力撞击限位板，长时间工作后簧片会面临折断的风险，因此需要考察簧片振动的固有频率，避免簧片阀在发动机设计工况下发生共振。簧片阀的开闭过程完全由前后的气体压差控制，当曲轴箱中的压力发生变化时会改变簧片阀的开度，而簧片阀开度改变后又会影响到气体流通，从而改变曲轴箱中气体压力，因此，簧片阀的运动过程是典型的双向流固耦合过程。相对于簧片阀壳内空间而言，簧片的变形程度较大（最大可达十几个毫米），要实现模拟小空间内大变形的双向流固耦合过程十分困难，若

5、是能建立簧片阀三维流固耦合仿真模型，将为今后对簧片阀的精确设计和改善发动机性能带来极大的帮助。本文基于顺序耦合原理在AnsysWorkbench14.0平台中建立簧片阀流固耦合仿真模型，以Fluent软件和TransientStructure模块分别作为流体域和固体域的求解器，SystemCoupling模块作为流固之间数据交换平台，这种耦合计算方式迭代过程清晰，耦合计算容易收敛。通过大量试错的过程得到了保证流场边界发生大尺寸变形时计算不会出错的一套动网格参数，实现了簧片阀三维双向流固耦合仿真计算。在相同稳态边

6、界条件下，流固耦合模型计算得到的簧片阀稳定升程和流量与经由发动机性能试验数据验证的一维仿真模型计算结果基本一致，间接证明了建立的流固耦合模型基本正确。利用簧片阀流固耦合模型分别计算稳态边界条件和瞬态边界条件下的簧片阀开启过程，分析簧片阀开启过程中的动态特性，总结运动规律，为簧片阀的优化设计、发动机性能改善打下基础。关键词：二冲程发动机，簧片阀，共振，三维双向流固耦合仿真，一维仿真，开启特性I二冲程汽油机簧片阀运动特性的研究ABSTRACTReedvalveisthekeycomponentwhichcontro

7、lsthegasflowofcrankcaseanddirectlyaffectstheoutputpowerandspeedcharacteristicoftwostrokeengine.Reedvalveneedtocompleteopeningandclosingprocessinengine’sworkingprocess.Whenworkingfrequently,reedvalvecouldoccurresonance.Itwoulddrivereedvalvehitstopplatewithlar

8、gerforceandthereedvalvecouldbreakifworkingtoomuchlongtime.Sothenaturefrequencyofreedvalveneedbestudiedtoavoidresonanceoccurindesignworkingconditionofengine.Thereedvalveopeningandclosingprocessis