发动机进气系统的FLUENT分析与结构优化.pdf

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1、2011年6月InternalCombustionEnginesJan．20114’一，、‘一‘‘发动机进气系统的。i『iFLUENT分析与结构优化’”、、。牟红雨，张翠平，任超超。姜鹏(太原理工大学动力机械及工程系，山西太原030024)摘要：笔者以某型号汽油发动机的进气系统为研究对象，利用瞬态可压缩黏性流体微分方程和后一占方程建立湍流模型，采用FLUENT对该汽油机单缸进气过程在速度、压力上进行分析，得出气体在整个进气过程中压力场、速度场的分布，由于进气速度较慢，形成涡流较少且强度较弱，进气压力损失较大，分布不均匀，降低充气效率和燃烧速度，

2、影响发动机动力性、经济性和排放性，需对该发动机进行结构优化。关键词：汽油发动机；进气系统；fluent；结构优化中图分类号：TK411文献标识码：A文章编号：1000—6494(2011)03—0030—04FluentAnalysisandStructureOptimizationfor、EngineIntakeSystemMOUHong—yu，ZHANGCui—ping，RENChao—chao，JIANGPeng(MachineryEngineeringSchool，Taiyuan030024，China)Abstract：Therese

3、alx3hbasesonacertaintypeofgasolineengineintakesystem鹅theobject．Itusesbothtransientcorn-pressibleviscosityfluiddifferentialequationandk一占equationtobuildtheturbulencemodel．AndbyusingFLUENTonthesinglecylinderengineintakeprocessinspeedandpressureforanalysis．wec舳getthedistributio

4、nofpressureandvelocityfieldinthewholeprocessofgasinlet．Duetothespeedoftheinletisslower，theformationofeddycurrentislessandstrengthisalsoweak．Thepressureofinletlossesbiggeralsoisunevendistribution．Thenitcanreducesthechargingefficiencyandcombustionrate．Afterall，itaffectsenginep

5、erformance，fuelconsumptionandemissionssexoftheengine．Soweneedtooptimizethestructureofengine．Keywords：gasolineengine；intakesystem；fluent；structureoptimization发动机进气过程中气流组织的优劣是影响动力性、经济性和排放性能的重要因素⋯，而进气系统结构设计的合理性很大程度上决定着进气过程的优劣。由于进气道结构复杂，以往设计一般采用实验的方法，在试验台上进行大量的试验，通过改变进气道及相关部件的结构

6、参数以获得高的流量系数、较低的流动阻力和适当强度的进气涡流。为了减少试验调试工作，必须对进气道内气体流场进行数值模拟，了解气道内流动的详细情况，研究进基金项目：二甲醚燃料在重卡车上进行应用性研究(2008081017)作者简介：牟红雨(1984一)，男，黑龙江肇东人，硕士，研究方向为动力机械及工程。收稿日期：2010—12—08气道内几何形状和结构参数对气体流动的影响规律，对设计的气道进行性能预测，从理论上提出改进方向。图1发动机进气系统示意图发动机进气系统包括进气道一气门一气缸(见图1)，进气系统内气流运动组织的合理与否，不仅会影响发动机的动

7、力性和经济性，而且会影响其排第3期牟红雨等：发动机进气系统的FLUENr分析与结构优化烟、排污、噪声以及工作的可靠性⋯。要想对其进行三维流动瞬态模拟需要解决两个关键问题，即进气系统复杂计算区域的初始计算网格生成和活塞与气门运动边界的处理’4。利ⅢUG精确建模，前妊理软件GAMBIT进行网格划分和边界条件的设定．FULENT分析在不同曲轴转角下缸内气体涡流的形成过程，分析缸内气体的速度、压力和湍流强度的变化。1控制方程利用FLUENT模拟进气道及气缸内气体流场的数学模型包括：气体三维流动的质擐、动量、能量守恒方程及状态方程“。由于发动机换气过程属

8、干可压缩三维非定常流．还带有摩擦和传热现象．直接计算难度很大，1二程上常采用时均方程加湍流模型x—s的求解方法”1。数值模拟的基本控制微分方程如F：1