双对置柴油机换气过程数值模拟研究

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1、分类号：TK422单位代码：10110学号：S20100454中北大学硕士学位论文双对置柴油机换气过程数值模拟研究硕士研究生高翔指导教师张翼许俊峰学科专业动力机械及工程2013年5月30日图书分类号TK422密级非密UDC621.4硕士学位论文双对置柴油机换气过程数值模拟研究高翔指导教师张翼许俊峰申请学位级别工学硕士专业名称动力机械及工程论文提交日期2013年月日论文答辩日期2013年月日学位授予日期年月日论文评阅答辩委员会主席2013年5月30日原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的

2、指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：日期：关于学位论文使用权的说明本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤

3、学校可以公布学位论文的全部或部分内容（保密学位论文在解密后遵守此规定）。签名：日期：导师签名：日期：中北大学学位论文双对置柴油机换气过程数值模拟研究摘要双对置二冲程柴油机具有结构简单、功率密度高等特点，其独特的直流扫气结构能有效提升高二冲程柴油机的扫气效率,从而提高发动机性能。本文基于双对置二冲程柴油机直流扫气过程的流动特点建立了该发动机换气过程三维瞬态流动计算仿真模型，应用AVL-FIRE软件对该发动机在额定转速3600rpm、最大转矩转速2500rpm及1600rpm转速下的扫气过程进行了数值模拟计算，

4、研究转速对换气过程的影响。首先，应用Pro/e软件建立进排气道、气缸和燃烧室各自的三维实体模型,将实体模型输出为*stl表面网格文件。其次将*stl表面网格导入FIRE前处理模块中划分体积网格。由于进、排气活塞顶面与气缸壁组成的气缸容积在换气过程中随曲轴转角的改变而变化因此应用FIRE中的动网格生成工具FAMEEngine基于前一步划分好的体积网格生成瞬态计算需要的移动网格。最后，在求解器中设置边界条件、初始条件、控制方程及收敛准则等参数。其中，进排气活塞顶面设为移动边界，进气口设为总压边界,排气口设为静压

5、边界。所有的求解参数设置好以后，应用FIREv2008求解程序进行计算。计算完成后在IMPRESS后处理程序中对计算结果进行了数据处理与分析。通过对173degCA排气口完全打开、253degCA排气口关闭和268degCA进气口关闭换气完成时刻气缸内流体的新鲜充量、残余废气量、压力和湍流等流动参数的分析表明,所设计结构参数的气口在发动机中低转速下表现有更好的换气质量；采用直流扫气方式较好地避免了新鲜充量与废气的相互掺混,可有效提升高速双对置二冲程发动机的扫气质量。本文对双对置二冲程发动机换气过程的三维数值

6、模拟计算可为改善该发动机的换气质量提供方向性指导。关键词：双对置发动机，二冲程换气，湍流模型，AVL-FIRE，数值模拟中北大学学位论文NumericalSimulationStudyoftheDual-opposedDieselEngine’sGasExchangeProcessAbstractThedual-opposedtwo-strokedieselenginewithsimpleconfigurationhasacharacteristicofhigherpowerdensity,itsuniqu

7、euniflowscavengingstructurecansignificantlyimprovethescavengingefficiency,whichcanleadtobetterengineperformance.Thispaper,basedontheflowcharacteristicsoftheDual-opposedTwo-strokeDieselEngine’sbreathingprocess,createsathree-dimensionaltransientflowsimulatio

8、nmodel.AVL-FIREsoftwarewasusedtoconductthenumericalsimulationcalculation,andthendiscussedtheventilationprocessaffectingfactorswiththreedifferentenginespeedsof3600rpm(ratedspeed),2500rpm(maximumtorquespeed)and