YC6T柴油机进排气系统性能仿真及优化研究.pdf

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1、}k芦气f‘1一●分类号UDC密级单位代码10151YC6T柴油机进排气系统性能仿真及优化研究崔洪江指导教师孙培廷职称教授学位授予单位大连海事大学申请学位级别工学博士学科(专业)轮机工程论文完成日期2010年8月答辩日期2011年1月答辩委员会主席‘z_m}’}严tLt匠E露■悖钆卜■l■■I--，lIl_‘I--■-_I【’●■1■■’◆‘j_，t●“溽～'{■’)0■f’yf(，■誓‘瞻’大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，

2、撰写成博／硕士学位论文：Y堡鱼!苤渔扭进挂氢丕统丝篚笾真区垡丝盟究：。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表或未公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。‘易．，学位论文作者签名：互垒选i乡学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留、使用研究生学位论文的规定，即：大连海事大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连

3、海事大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。同意将本学位论文收录到《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》(中国学术期刊(光盘版)电子杂志社)、《中国学位论文全文数据库》(中国科学技术信息研究所)等数据库中，并以电子出版物形式出版发行和提供信息服务。保密的论文在解密后遵守此规定。本学位论文属于：保密口在年解密后适用本授权书。不保密囤(请在以上方框内打“4")．论文作者戤。覆法p导师批。缸妙／1日期：2010年lO月lO日日●R(’-‘》-创新点

4、摘要1采用逆向工程的方法对柴油机进排气道进行三维实体造型。‘在进行柴油机进排气道三维实体造型过程中，首先使用三维坐标扫描仪对柴油机进排气道的砂芯模型进行数据采集，获得一系列的“点云"数据；然后在三维CAD软件平台中对所获得的进排气道“点云"进行曲面重构、拟合、延拓、拼接等操作，形成气道的复杂曲面；最后完成CAD三维建模工作，在此过程中要对产生的曲面进行误差检验、光顺处理，还要进行实体的拉伸、旋转、缝合、切割以及实体之间的交、并、差运算等操作后获得柴油机三维进排气道实体模型。2气体流经进气道进入气缸的全流场被分区设

5、定湍流模型。在气体流经稳压箱．进气道．气缸的流动过程模拟计算中，将流场分成四个区域，每个区域根据流动状态设定为不同的湍流模型。稳压箱与气道切向区域设置为低雷诺数k一占模型；气道螺旋室区域设为RNGk一占两方程模型；气门区域设为大涡模拟法；气缸内的湍流模型设为标准七一g模型。计算值与试验值进行对比表明：采用分区设定湍流模型的模拟计算结果精度高于全流场被单一设定为一种湍流模型。◆t●中文摘要摘要柴油机的进排气系统直接决定着进入气缸的新鲜空气量、气体涡流运动和排气压力波的利用，是保证燃烧质量的重要因素之一。设计良好的进

6、排气系统可以使柴油机在一定的转速范围内增加充气量、改善燃烧过程、提高功率和扭矩，降低燃油消耗率和烟度。本文以YC6T柴油机进排气道为研究对象，进行了试验与三维CFD仿真计算及结构优化研究。首先分别对进排气道进行稳流试验，得出进排气道在不同气门升程时的流量系数和进气道的涡流比，经计算得到进排气道Ricardo平均流量系数；其次采用逆向工程的方法获取YC6T柴油机进排气道三维几何模型，使用网格工具对进排气道三维模型进行网格划分，然后在AVLFIRE软件平台中加载边界条件、设定流体计算所需湍流模型和数学方程，完成进排气

7、道在不同气门升程时的CFD计算。在模拟计算气体流经进气道过程时，根据流动状态设定不同区域的湍流模型，保证了模拟气体流动过程的准确性。计算值与试验值进行对比表明：采用分区域设定湍流模型的模拟计算结果精度高于全流场被单一设定为一种湍流模型。计算模型可以用来预测与评价进排气道性能；最后在充分分析了进排气道流场分布图的基础上对局部结构不合理的地方进行修改，得到气道多种结构优化方案。进气道最终结构优化方案的平均流量系数提高12％，平均涡流比也有所提高，但没有增加进气阻力，排气道的结构优化方案使平均流量系数提高9．68％。为

8、企业提供了柴油机进排气道设计和优化的理论计算依据及工程模型。关键词：柴油机；进排气道；0FI)；流量系数；涡流比，英文摘要ABSTRACTIntakeandexhaustsystemofdieselend"．nedecidesthecylinderentering雠shairflux，swirlmovementandtheusageofexhaustingpressure