基于star-ccm＋进气歧管的稳态CFD分析.pdf

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1、第37卷第2期湘潭大学自然科学学报Vo1．37NO．22015年6月NaturalScienceJournalofXiangtanUniversityJun．2015基于star-ccm+进气歧管的稳态CFD分析李军，武磊，向璐(重庆交通大学机电与汽车工程学院，重庆400074)[摘要]发动机进气歧管的结构直接影响着发动机各缸的质量流量及其均匀性，通过使用starccm+对中间进气和侧面进气两种不同结构的进气歧管的质量流量及均匀度进行稳态CFD分析，并找出影响缸内气体流动的因素，对结构进行了优化，使得进气歧管稳态流通性能提升．关键词：进气歧管；CFD分析；发动机中圈分类号

2、：THI6。U463文献标识码：A文章编号：1000—5900{2015)O2—0097一O5Basedonstar-ccm+SteadyCFDAnalysisoftheIntakeManifoldLIJun。WULei。XIANGLu(SchoolofMechatronics&AutomotiveEngineering．ChongqingJiaotongUniversity．Chongqing400074China)[Abstract]Thestructureoftheengineintakepipeofeachcylinderoftheenginedirectlyaf

3、fectsthemassflowrateanduniformity．Theintermediateintakemanifoldandsideintakemanifold’pressureprofile、airflowrateandstreamlinedistributionwasanalyzedbystarccm+。andfindtothefactorsthateffecttheflowofgasincylinder，optimizationofintakestructureisconducted．Thesteady-stateflowperformanceofintak

4、emanifoldisimproved．Keywords：intakemanifold；CFDanalysis；engine发动机进气系统的性能好坏直接影响到缸内混合气的形成，而进气歧管与进气道的结构是影响发动机进气性能的两个重要因素．进气歧管是发动机进气系统最重要的组件之一，其进气均匀性将影响发动机缸内空气充量大小和进气涡流强度，造成各缸燃烧过程的差异，从而降低发动机工作的可靠表1发动机主要参数性．因此，通过CFD分析获取进气歧管内的详细流场Tab．1Majorparameteroftheengine信息成为发动机设计过程中的一个重要步骤[1]．参数数值排量／L1．6本

5、文研究的对象是某1．6L自然吸气发动机的两点火顺序1—3～4—2种不同结构的进气歧管：方案一为中间进气，方案二为最大马力／ps125侧面进气，通过使用star—ccm+对各缸进气流量的均最大功率／kw92匀性和歧管内部的流动情况进行稳态分析．发动机主最大功率转速／(r·min)6000要参数如表l所示．最大扭矩／(N·m)160*收稿日期：2015—02—15基金项目：国家自然科学基金项目(51305472)；重庆市自然科学基金重点项目(CSTC2013yykfB0184)通信作者：李军(1964一)，男，重庆人，教授．E—mail：eqleejun@sina．COITI

6、1OO湘潭大学自然科学学报3．4均匀性分析发动机各缸进气的不均匀度为⋯．一，(1)lm式中：Q为分支歧管最大出口质量流量(kg／s)；Q为分支歧管平均质量流量(kg／s)．方案一和方案二两种情况下各歧管出口的质量流量、不均匀度、流量系数如表2所示．outl、out2、out3、out4分别表示发动机各缸．表2计算结果Tab．2Thedataofeachcylinder由表2可知，方案一各缸的质量流量均小于方案二时的质量流量，但方案一进气的最大不均匀度为0．26，而方案二进气的最大不均匀度为1．16，同时，在相同工况下，方案一的不均匀度均小于方案二时的不均匀度．说明方案二的

7、质量流量较高，方案一的不均匀度较低．3．5改进措施目前，该款发动机采用的进气方案均为方案一，而如表2中分析的数据显示，采用方案一时其质量流量比方案二的质量流量小，但其不均匀度均小于方案二．因此我们可以采用改进方案一的结构参数，以增大该方案的质量流量．本文针对该发动机的改进措施有以下两种：(I)由图5、图6分析可知，当采用方案一时第一缸与谐振腔连接处、第二缸和第三缸会在拐弯处出现局部的高速区．故可以增大该缸与谐振处的倒角角度(如图10黑色弧线所示)以及拐弯处的曲率半径，降低进气气流在连接处的速度，提高各气缸质量流量．图1O改进措