柴油机排气道数值模拟和优化设计.pdf

《柴油机排气道数值模拟和优化设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第4期2010年8月内燃机InternalCombustionEnginesNo．4Aug．2010豢乏辈油番lI!娜蕈道数值模拟和优化设砖誊≥★●★t★，★，★St★■★●★t★^★’★^-／●t★t★^★★★★"／r★■★●'tI，●★t★★'★■，★^★t★t★★★★：t：+：t：t：t：t：-st’st：*：+：·：t：t：t：-：t：t：t：·：t：+赢彦蠹：绦春龙：蔡患局：t：-：一：t：-：·：t：·：t：t：+：·：-：，：-：t：t：-：t：-：t★‘★+★。^。★+★+★★。★+★‘★’★。★+

2、★★★+★。★★，+★★★+．康彦红，徐春龙．蔡忠周．’t’t’．’★’★。★’t‘，’，‘，+，‘★’★’t’★。★。t‘★★★+★★：t：t。+：·。t：t：t：。+。。-+t+t+-’t：t。-(串图北声发动机研究所，山酉，娴"037836)．’．‘，+。‘^+。‘，’^++：t：t：-：t：t★★★★★★t★★★^’*★’·★’t★●■★t★★，★★★★★★★t★★★★★★t★★★★★t★t★●★t★★★'★摘要：使用Fluent软件对不同气门升程的排气道流场进行CFD数值模拟，并将计算结果同试验数据进行对

3、比，发现两种方法获得的流量数据吻合良好。通过对数值模拟结果进行分析，指出了排气道改进的方向，改进后排气道的数值模拟结果显示流母系数获得较大提升。关键词：排气道；数值模拟；流量系数；流场；优化设计中图分类号：TK421文献标识码：B文章编号：1000—6494(2010)04—0010-03NumericalSimulationandOptimizationDesignofDieselEngineExhaustPortKANGYan-hong，XUChun-long，CAIZhong—zhou(ChinaNorthE

4、ngineResearchInstitute，Datong037036，China)Abstract：TheflowfieldofengineexhaustportunderdifferentvalveliftisnumericallysimulatedusingFluent．Thesimula-tionandexperimentresultsareingoodagreement．Thenumericalsimulationresultspointouttheimprovementdirectionsoftheex

5、haustport．Thenumericalsimulationresultofimprovedexhaustpertshowsthattheflowcoefficienthasalargeinerease．Keywords：exhaustport；simulation；flowcoefficient；flowfield；optimizationdesign0前言1三维数值模拟发动机进排气系统的气体流动特性复杂，影响发动机的充气效率与换气损失，对发动机动力性和经济性有重要影响。尤其是当排气道设计差时，排气过程气缸压

6、力下降缓慢，排气不畅，活塞在向上止点运动强制排气时，将大大增加排气冲程消耗的活塞推出功。因此，找出造成排气阻滞的关键部位并合理修改结构是排气道改进的重点。传统模式下对排气道的改进方法是反复在试验台上进行对比试验，耗时耗力。采用计算流体力学方法研究气道内的流动，不仅能够获得气道、气门等结构参数对流动宏观特性的影响，而且可以得到气道流场的大量微观信息，从而建立气道形状与通流特性的关系，直观地显示出流动结构的不合理之处，为气道的设计和改进提供重要的理论依据，使气道的改进更有针对性。作者简介：康彦红(1982一)，女，河北

7、石家庄人，工程师，主要从事内燃机工作过程数值模拟。收稿日期：2010-01—27l-l三维造型与网格划分使用Catia软件对排气道进行三维造型，并将三维模型以．stp格式导，A．ICEM中进行网格划分，考虑到气门处气流运动的复杂性，对气门和喉口附近网格进行加密。网格总数在70～80万左右。排气道三维模型和网格模型见图1。1．2数学模型将气道内流体视为三维可压缩粘性流体，根据质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律，建立三维可压缩流体的质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程，从而构成气道内部流体的流动控制方程。采用

8、k一占双方程湍流模型模拟主流区域的湍流，在近壁区采用标准壁面方程处理。1．3边界条件气道进出口采用压力边界条件，为便于同气道稳流试验进行验证，取与试验相同的初始条件，排气道进出口压差为5000Pa，固定壁面采用绝热无滑移边界条件。第4期康彦红等：柴油机排气道数值模拟和优化设计图I排气道三维模型和网格模型2稳流气道试验结果与模拟结果比较在稳流试验台上进行了气道