三维数值模拟进气道几何模型的建立

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1、万方数据三维数值模拟进气道几何模型的建立康远峰，谢金法(河南科技大学，河南洛阳471039)摘要：结合生产实际，采用放大、移动、对比的方法，使进气道三维模型在坐标系中沿x、y、z轴左右、上下移动，并进行布尔运算，建立了进气道几何模型。关键词：进气道；三维模型：气阀：布尔运算中图分类号：TP391．7文献标识码：A文章编号：1∞2—2333(2005)10—0089一02l引言随着计算机技术的飞速发展，三维数值模拟方法在科研、工程中应用越来越多。通过对三维数值模拟计算结果的分析，可以从理论上指导试验，减少试验的盲目性，缩短设计周期；同时，还可获得一

2、些试验中不能测量或难以测量的结果，是试验研究的一个重要补充。在应用三维数值模拟方法对柴油机螺旋进气道的改进设计时，首先要建立进气道几何模型，再对进气道几何模型进行网格划分，然后进行三维数值模拟计算，根据模拟计算结果对气道流场结构进行分析，找出气道结构中不合理的部位，对此部位进行修改，再进行三维数值模拟，以验证改进效果。本文的进气道几何模型是在实际生产和试验的基础上建立起来的，主要由进气道、气阀、气阀座、气缸四部分组成。在实际生产中，首先对气缸盖中进气道的出口加工成直径为西48mm、深为10mm、孑L口为3×450倒角的孔，然后把气阀座压人此孔中，

3、气阀座内孔与进气道孔自然相接，气阀座内孔与进气道孔有一定的同轴度误差，如图1。2进气道、气阀、气阀座、气缸三维模型用激光扫描仪对进气道砂芯进行扫描，形成进气道砂芯外形点云，利用cArI'IA软件对进气道砂芯外形点云进行处理后，建立进气道三维模型，如图2j进气道三维模型按l：1建立，坐标方向如图所示。为建立进气道几何模型，用GAMBIT软件按m建立气阀座、气缸一体三维模型、气阀三维模型。如图3、图4所示。3建立气道几何模型GAMBIT软件二维建模主要遵循点、线、面的原则，而三维建模则更象搭积木一样，由不同的三维基本造型拼凑而成，因此在建模的过程中多

4、次用到了布尔运算及其他的建模辅助工具。利用GAMBrIT软件对三维模型进行移动、布尔运算，完成进气道几何模型的建立。3．J进气道与气阀座、气缸一体的三维模型对接由于扫描的进气道三维模型下面出口截面是由几段圆弧组成的不规则的近似圆，直径约39mm，圆心坐标值无法确定准确值，而气阀座的进口截面是圆，直径39mm，圆心坐标准确；进气道三维模型下面出口截面圆心到坐标plotcontd．abbr的磁盘路径，点击图5中的“PLCO”键，则ANSYSToolbar更新为图7所示的T00lbar，同样，在控制绘图的Toolbar中增加恢复原Toolbar的快捷键

5、，如图7“MJTD”键，点击将会恢复原Toolbar，如图6。同理可以实现更多层数的嵌套调用，但嵌套的层数不宜太多，否则反而会降低效率。若希望在ANSYS启动时就装入用户自定义的‰1一bar，则可修改ANSYs启动文件stan70．ans，在ANsYs安装目录下找到该文件，用记事本打开，在文件末尾增加“ABBRES，，D：UnsysWorkin加itd，abbr”即可，“D：Unsys_working＼”为文件mjtd．abbr的磁盘路径，这样修改后，AN—sYS将会在启动时加载用户自定义的1klbar，本文为图6所示的Toolbar。(编辑明涛

6、)作者简介：王静文(1977一)，女，硕士研究生，主要研究方向为机械设计与制造。收稿日期：2005—06—23机械工程师2005年第10期l89万方数据系原点坐标值不确定，而气阀座、气缸一体坐标圆点设在气缸上圆面中心。鉴于以上原因，采用放大、移动和对比方法，将进气道三维模型在坐标系中沿石、y、Z轴左右、上下移动；同时，以气阀座上进口圆截面线为标准，进气道三维模型下面出口圆截面线与它对比，得到间距值，确定中心移动方向后，按间距值移动三维模型，使进气道与气阀座、气缸一体的三维模型对接。具体步骤如下：(1)在GAMBIT图形界面中，首先，输入图3所示的

7、气阀座、气缸一体三维模型，再输入图2所示的进气道三维模型。(2)以气阀座、气缸一体三维模型的坐标系为标准，移动进气道三维模型。在xz平面，进气道三维模型下面出口截面及气阀座上进口圆截面成为一条线，为对比清晰，可将进气道三维模型选成红色。首先为保证两线在z方向重合，多次采用了局部放大，两线间隔对比，再移动进气道三维模型的方法。将进气道三维模型下面出口截面线移至气阀座上进口圆截面线上方，两线在x方向大致对齐，然后局部放大两线间距，估计两线间距值，仅在z方向上按估计间距值将进气道三维模型移动，使进气道三维模型下面出口截面线在z轴方向与气阀座上进口圆截面

8、线贴近。当按很小的间距值(例如O．001咖·)移动后，迸气道三维模型下面出口截面线庙原来在气阀座上进口1圆截面线上方变成了在下方，此时，