柴油机进气瞬时流动的三维数值模拟及性能研究

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柴油机螺旋进气道及气缸内的流场是影响其混合气形成和燃烧以及排放的重要因素,利用数值模拟方法对螺旋气道进行三维CFD仿真模拟能够直观地检验柴油机进气系统是否合理,也可以根据柴油机性能的需要来改变进气系统的结构,设计合理的螺旋气道及组织缸内气流。本文具体内容如下:   以柴油机螺旋进气道为研究对象,在稳流气道试验台上进行稳态流动试验,在不同气道升程下测试气道性能并分析其结果,计算出流通系数和无量纲涡流数等参数。   通过CAD三维造型软件Pro/E实现了螺旋气道—气门—气缸的三维实体模型,并运用FIRE软件实现了三维实体的稳态数值模拟,分析了螺旋气道内部及缸内的详细流场信息,并把计算结果与稳流试验数据进行对比,验证了CFD模拟计算评价气道性能的可行性。   最后,对气道—气门—气缸模型做出一定的修改,并且不考虑排气道与燃烧室的影响。在计算软件中对三维模型进行瞬态模拟。通过计算结果分析了气道—气门—气缸内空气流动的三维轨迹线图,速度矢量及湍动能分布图,并将瞬态模拟结果与稳态计算结果做出对比,分析结果表明气道螺旋段和气门座圈区域是速度和湍动能最大的部位,气门下端则是流场最复杂的区域,相比稳态模拟而言瞬态模拟有很大的优越性,模拟更加真实可靠,速度矢量和湍动能的分布符合柴油机运转工况,可以作为螺旋进气道设计开发过程中流场分析的参考,或为气道性能的改进做出评价。
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