車用柴油機(jī)螺旋進(jìn)氣道設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化的數(shù)值研究.pdf

1、隨著全球汽車保有量的不斷增加，柴油機(jī)作為汽車主要?jiǎng)恿υ吹氖褂?，也越?lái)越廣泛。然而，隨著石油資源的日益短缺與環(huán)境問(wèn)題的不斷惡化，使得乘用車用高效低排放柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的開發(fā)顯得越來(lái)越重要。柴油機(jī)屬于擴(kuò)散燃燒方式，提高燃油噴射過(guò)程中的缸內(nèi)渦流比、加速缸內(nèi)燃油的混合速率、改善柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的缸內(nèi)燃燒過(guò)程，是實(shí)現(xiàn)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)高效低排放運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)之一。
　　 本文的研究對(duì)象是一臺(tái)車用四缸增壓中冷柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，通過(guò)三維CAD建模軟件進(jìn)行了單缸的氣道及

2、燃燒室建模，采用最新的計(jì)算流體力學(xué)軟件-Converge進(jìn)行CAE研究，以實(shí)現(xiàn)對(duì)柴油機(jī)螺旋進(jìn)氣道結(jié)構(gòu)參數(shù)的數(shù)值優(yōu)化。
　　 本文首先對(duì)柴油機(jī)螺旋進(jìn)氣道的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了分析，通過(guò)數(shù)值模擬的方法研究了單個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)改變對(duì)缸內(nèi)渦流比和進(jìn)氣量的影響，得到的結(jié)論是單個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)的微小變動(dòng)都會(huì)對(duì)缸內(nèi)渦流比產(chǎn)生較大的影響，而在本文的研究范圍內(nèi)對(duì)缸內(nèi)進(jìn)氣量的影響可以忽略不計(jì)。接著，本文分析研究了多個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)同時(shí)改變對(duì)缸內(nèi)渦流比的影響，結(jié)論是多個(gè)結(jié)構(gòu)

3、參數(shù)對(duì)缸內(nèi)渦流比的綜合作用效果不是單個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)作用效果的簡(jiǎn)單疊加，缸內(nèi)渦流比是各結(jié)構(gòu)參數(shù)相互作用的結(jié)果，各結(jié)構(gòu)參數(shù)與缸內(nèi)渦流比之間存在復(fù)雜的非線性關(guān)系。
　　 為建立采用Computational Fluid Dynamics(CFD)優(yōu)化設(shè)計(jì)螺旋進(jìn)氣道的方法，本文采用均勻設(shè)計(jì)法，對(duì)影響柴油機(jī)螺旋進(jìn)氣道性能的五個(gè)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)了5因素11水平的數(shù)值模擬試驗(yàn)。同時(shí)，采用了回歸分析的方法對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了回歸分析，得出了各結(jié)構(gòu)參數(shù)與

4、缸內(nèi)渦流比之間的回歸方程。通過(guò)對(duì)回歸方程的分析得出了使缸內(nèi)渦流比為最佳值的各結(jié)構(gòu)參數(shù)取值，并預(yù)測(cè)了缸內(nèi)渦流比的最大值和最小值。
　　 最后，將數(shù)值模型的結(jié)構(gòu)參數(shù)修改為各結(jié)構(gòu)參數(shù)的最佳取值，通過(guò)對(duì)缸內(nèi)流動(dòng)的分析，得出了由試驗(yàn)設(shè)計(jì)回歸分析所得的各結(jié)構(gòu)參數(shù)與缸內(nèi)渦流比的回歸方程能很好的預(yù)測(cè)和反映缸內(nèi)渦流比的大小的結(jié)論，并通過(guò)分析回歸方程，使得各結(jié)構(gòu)參數(shù)達(dá)到最佳取值，從而獲得預(yù)期的缸內(nèi)渦流比，達(dá)到優(yōu)化柴油機(jī)螺旋進(jìn)氣道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的。