基于进气限流下某600cc发动机进气系统的优化设计

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1、基于进气限流下某600cc发动机进气系统的优化设计重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：江礼涛指导教师：张力教授专业：车辆工程学科门类：工学重庆大学汽车工程学院二O一五年五月TheOptimizationDesignof600ccEngineIntakeSystembasedonIntakeLimitingAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster'sDegreeofEngineeringByJiangLitaoSuper

2、visedbyProf.ZhangLiSpecialty:VehicleEngineeringCollegeofAutomobileEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay2015重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要进气系统是发动机的重要组成部分，其空间布置形式与结构参数对发动机的充气效率、进气阻力、进气均匀性及燃烧过程有着非常重要的影响。设计充气效率高的进气系统对提升发动机的动力性能具有非常重要的意义。本文基于流体力学理论、内燃机原理以及有限元法的基本思想，以加载限流阀的某600cc发动机的进

3、气系统为研究对象，针对该进气系统中限流阀、扩散器、稳压腔、进气歧管等零部件的结构参数进行优化设计，以提升其动力性能为总体目标，具体工作内容如下：运用软件GT-Power成功建立准确的发动机一维仿真模型，在遵循“重点优化中高转速工况，同时兼顾低转速工况”的优化设计原则下，采用DOE方法对发动机进气系统各参数的灵敏度进行分析，并按照灵敏度大小对各结构参数进行优化，最终将进气歧管长度从75mm增加到100mm，将稳压腔体积从2.2L扩大到3.2L，使得优化后的动力性能较优化前最高提升了6.62%。在建立进气系统完整的有限元模型的基础上，结合GT-Power软

4、件仿真计算出的压力边界条件，同时借助软件FLUENT对比分析不同结构参数的进气系统内部流场特性并进行优化，最终将扩散器锥角从4°增加至6°，限流阀锥角从16°减少至14°，稳压腔过渡倒角半径从RA=100mm&RB=40mm增加至RA=130mm&RB=100mm，使得优化后的进气系统的质量流量较优化前提升了1.77%，且各进气歧管的进气质量流量的最大不均匀度降低了56.16%。本文采用一维发动机工作过程循环模拟与三维计算流体动力学流场分析相结合的计算机数值仿真技术，对原发动机进气系统进行了优化设计后得到了进气系统性能方面的有益结论，对提高进气系统性能

5、的研究有一定的参考价值。关键词：进气系统，优化设计，循环模拟，流场分析I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTIntakesystemisanimportantpartofengine,itsspatiallayoutformandstructureparameterhaveaverysignificantimpactonengine'svolumetricefficiency,intakeresistance,intakeuniformityandcombustionprocess.Sodesigninganintakesystemwithhi

6、ghvolumetricefficiencyisofgreatsignificanceinpromotingengine'spowerperformance.Thispaperisbasedonhydromechanicstheory,principlesofinternal-combustionengine,basicideaoffiniteelementmethod,itsresearchobjectisone600ccengine'sintakesystemwhichloadsrestrictor,andimprovesthestructural

7、parametersofrestrictor,diffuser,pressure-stabilizing,intake-manifoldinthisengineintakesystem,inordertopromoteengine'spowerperformance.Specifictasksareasfollows:Theexactsimulate-modelofengineinone-dimensionwassetupbyusingGT-Powersoftware.Infollowingtheimprovementdesignprincipleso

8、f"optimizemiddleandhighspeedconditionchiefly,co