涡流室式增压柴油机三维流动过程数值分析

摘要

对于小型农用柴油机而言,优化柴油机工作过程是改善柴油机性能的重要方法。在工作过程中,进气系统的好坏是决定燃烧过程优劣的重要因素之一。进气和压缩过程中的气体流动对燃油雾化、油气混合以及燃烧过程有非常重要的影响。本文以S185K发动机为例,采用三维数值模拟方法对涡流室式增压柴油机的气体流动过程进行了模拟研究。
　　文中采用三维建模软件UG建立了包含进、排气道-气门-燃烧室在内的三维实体模型,利用FIRE的网格划分工具FAME进行网格划分,建立了适用于计算的三维实体网格,并运用FAME的FEP功能进行移动网格的划分。并对三维流动计算中所需要的初始和边界条件进行了分析,确定模拟计算所需要的边界。
　　为了获得用于模拟计算的初始条件和边界条件,结合该机工作性能实验,借助于内燃机性能仿真软件GT-POWER,对该机工作过程进行计算,得到用于CFD计算的初始和边界条件。
　　本文还应用CFD模拟软件FIRE对涡流室式增压柴油机的进气-压缩过程进行了三维数值模拟,得到气体的速度场、压力场分布以及湍动能等流动参数随曲轴转角的变化,并研究了缸内气体的流动状态及压缩过程中涡流室内的气流运动。此外还进行了配气相位和连接通道参数的改进,比较改进前后缸内气体流动参数的变化。模拟结果可以为进一步优化单缸S185K柴油机的结构、性能参数提供理论参考。

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1 绪 论

1.1 选题的背景与意义（引言）

1.2 内燃机气道-缸内气体流动数值模拟研究现状

1.3 本文的主要研究内容

2 柴油机中气体流动多维数值模拟模型

2.1 数值模拟方法的通用流程

2.2 柴油机中气体流动数值模拟的理论基础

2.4 气体流动数值模拟计算的方法

2.5 本章小结

3 涡流室式单缸柴油机三维流动计算模型的建立

3.2 几何模型的建立

3.3 计算网格的划分

3.4 初始条件的设定

3.6 本章小结

4 涡流室式增压柴油机工作过程模拟

4.1 涡流室式增压柴油机工作过程计算

4.2 涡流室式单缸增压柴油机工作过程准维模型

4.3 模拟计算结果的提取

4.4 本章小结

5 涡流室式增压柴油机气体流动过程三维数值分析

5.1 流场速度分布5.1.1 进气过程

5.2 流场压力与湍动能分布5.2.1 缸内压力分布云图

5.3 缸内气体参数宏观描述

5.4 涡流室连接通道改进与发动机配气相位的调整

5.5 改进后的缸内流场分析

5.6 改进后的缸内参数对比分析

5.7 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 展望

致谢

参考文献