柴油机全可变配气参数对缸内流场影响三维仿真研究

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1、分类号：__________密级：___________ＵＤＣ：__________编号：___________工学硕士学位论文柴油机全可变配气参数对缸内流场影响三维仿真研究硕士研究生：李博指导教师：路勇副教授学科、专业：轮机工程论文主审人：范立云教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文柴油机全可变配气参数对缸内流场影响三维仿真研究硕士研究生：李博指导教师：路勇副教授学位级别：工学硕士学科、专业：轮机工程所在单位：动力与能源工程学院论文提交日期：2018年1月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学Classifi

2、edIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngThree-dimensionalSimulationStudyonInfluenceofDieselFully-Variable-ValveParametersonFlowFieldinCylinderCandidate:LiBoSupervisor:AssociateProf.LuYongAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MarineEngineeringDateofSubmission:Jan,2

3、018DateofOralExamination:Mar,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学

4、校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日摘

5、要全可变配气技术可以提高发动机的充气效率、扭矩、功率，同时，还可以减少和控制氮氧化物排放，在发动机节能减排中具有重要意义。通过全可变配气技术对发动机性能影响的一维仿真，可以得到全可变配气参数对性能参数的影响规律，但由于缺失缸内流场的细节，而无法揭示全可变配气技术改善发动机性能的根本机理。本文通过计算流体动力学三维仿真分析全可变配气参数对柴油机缸内流场的影响。本文基于中高速柴油机的气缸结构和进排气系统，使用SolidWorks软件建立柴油机气道-气阀-气缸精确模型。基于Fluent动网格更新技术，提出一种柴油机缸内三维瞬态仿真动网格划分策略，解决大压缩比下柴油机气阀和

6、活塞运动重叠区的网格划分难题。通过ICEMCFD软件实现了高质量、速度快的动态层网格，满足柴油机工作过程中动网格更新要求。使用Fluent流体计算软件模拟柴油机进气、压缩、喷雾和燃烧过程，通过仿真分析缸内压力、温度，与试验值对比，验证所选喷雾、燃烧模型的准确性。在此基础上仿真研究固定配气参数下发动机进气、压缩过程的缸内流动性能，柴油机在进气和压缩过程中缸内涡流、挤流、湍流等流动特性随活塞和气阀运动的变化影响较大，仿真结果表明大尺度涡流在压缩过程出现，而进气过程中形成的滚流在压缩过程中先增强后减弱，最后全部破碎发展成为挤流和湍流，为分析可变配气参数下缸内流动性能提供基

7、础。最后基于改变进气阀开启相位、关闭相位和开启最大升程的可变配气方案，开展可变配气参数下的缸内流动性能CFD仿真研究。结果表明进气阀适当早开，可以在不减少充量的基础上，增大涡流比和挤流速率；在避免进气倒流的基础上，进气阀适当晚关，可以提高压缩过程末期涡流比与挤流速率；适当降低最大升程，可以提高涡流比、增大湍动能。根据不同配气参数下缸内流动的变化，分析不同缸内流场结构对柴油机性能的影响，表明优化配气参数可增强缸内涡流、挤流和湍流强度从而促进油气混合，进而提升功率。以上仿真结果揭示了缸内流动特性在不同配气参数下的发展变化规律，为中高速柴油机全可变配气参数优化和控制提