柴油机螺旋气道数字化设计方法

通过系统分析柴油机螺旋气道几何结构以及气道敏感区域对气道流通性能的影响关系,确定了构建螺旋气道的关键结构参数。提出了一种以气缸盖结构为约束条件,涡流比为设计目标,再进行流量系数优化的螺旋气道数字化设计方法,建立了螺旋气道参数化数学模型,开发了一款柴油机螺旋气道数字化建模软件。针对一款自主开发的卧式两缸柴油机螺旋气道的设计要求,采用螺旋气道数字化建模软件建立了螺旋气道数字化三维模型,进行了模型光顺性分析和流通性能分析。分析结果表明,螺旋气道数字化设计方法具有一定的可行性和通用性,只需提供气缸盖结构、流通性能(涡流比和流量系数)的设计要求,通过该数字化设计方法和建模软件就能设计出满足要求的螺旋气道。     

利用参数化气道模型对气道性能进行优化

对柴油机螺旋气道进行了参数化设计,并对参数进行了气道性能影响的敏感度分析,从多个结构参数中找出了最敏感的参数,然后对其进行优化,使螺旋进气道的性能得到了优化。     

基于参数化的螺旋进气道造型

研究了应用非均匀有理B样条(NURBS)来描述气道外形的方法。结合4BV95柴油机进行了螺旋进气道三维造型设计。通过输入关键参数实现了螺旋进气道的参数化过程。利用FIRE软件对参数化前后的螺旋进气道进行了流动数值模拟,分析了结构参数对气道流动特性的影响,为气道的结构改进提供了依据。     

螺旋进气道结构参数对气道性能的影响

对某柴油机参数化螺旋气道的结构参数进行调整,研究其对气道性能的影响,从而得到了相关规律,可以为螺旋进气道的性能优化提供指导作用。     

直喷式柴油机进气流场的数值模拟研究

螺旋进气道特性(流量系数和无量纲涡流数)对柴油机性能有重要的影响。本文介绍了螺旋进气道的逆向设计方法,利用计算流体力学软件对进气流动进行了计算模拟,在稳流气道试验台上验证了计算结果的准确性,获得了流场压力、速度、湍动能等参数分布规律,为气道的设计与改进提供了理论依据。     

全自动气道稳态试验系统设计

涡流和流量系数是影响柴油机经济性与排放特性的关键参数,在柴油机设计和改进过程中需要对气道的此两个参数进行测量和评价。本文在原气道试验台基础上,设计了一套自动化程度较高的气道稳态试验台,可以对气门升程和试验压力进行自动调节,适用于生产线上使用。     

四气门柴油机进气道性能的试验研究

利用所研制的单独气道和四气门柴油机试验缸盖系统，研究了进气道的不同形状组合、两进气道布置的相对位置对四气门柴油机进气道性能的影响。气道布置角度的变化对流量系数影响不大，但对无因次涡流有很大影响。单气道工作方式下，这种影响取决于气道形式，对切向气道的影响较螺旋气道大；两组合气道工作方式下，这种影响取决于气道形状的不同组合及两气道之间的相对位置，两个螺旋气道组合时影响最大。     

基于VB、Pro/E和ICEM的柴油机参数化设计

柴油机数值模拟几何模型的建立和网格生成往往花费大量的时间,参数化设计方式不仅能够缩短设计周期,而且降低了设计难度。讨论了柴油机参数化建模的方法,运用VBAPI实现了Pro/E的结合,编写程序自动生成ICEM CFD网格命令流文件,后台驱动ICEM CFD生成计算网格,并建立了VB操作界面,实现了柴油机参数化建模和网格建立的一体化。     

柴油机总体结构设计参数体系研究

在借鉴传统的柴油机设计方法及结构设计参数选取方面的相关经验基础上,提出了总体结构设计参数的提取原则,并在此基础上提出了柴油机结构设计参数分级思想,同时还建立了柴油机总体结构设计参数体系,为后续结构的建模及优化等工作奠定了基础。     

基于Fluent软件的直喷柴油机螺旋进气道设计

利用Catia进行三维造型、用Fluent仿真模拟作为辅助手段来设计进气道。在分析总结螺旋进气道结构特点的基础上,针对小型柴油机的特点,设计出了引导管较短、较陡的螺旋进气道,建立了该进气管的3-D模型,并借助Fluent软件对该气道内的气流进行了仿真模拟,得到了对进气道结构改进有价值的结论。     

进气道布置对两气门柴油机进气门口空气运动的影响

在稳流模拟试验台上，利用研制的柴油机试验缸盖、气门口三维流速测量装置，用热线风速仪测量了不同进气道布置方案下的进气门口三维流场，分析了进气门口三维流场产生的缸内空气动量矩流率，揭示了进气道的布置对柴油机进气门口空气运动影响的变化规律。进气道布置角度的变化对柴油机气门口流场及动量矩流率产生很大影响。各速度的大小和切向速度分布曲线发生较大变化，并随升程的增大而更加明显；对螺旋气道的动量矩流率影响较大，随升程的增加影响增大；对切向气道的动量矩流率影响更为明显，随着升程的增加影响减小。     

直喷式柴油机螺旋进气道与燃烧室结构的关系

直喷式柴油机燃烧系统3要素匹配时,首先应保证燃烧室和进气道的合理匹配。为此,利用几种不同性能参数的螺旋进气道和不同结构形状的燃烧室,研究和探讨二者之间的关系。其结果表明:不同结构形状的燃烧室需与不同特性的进气道匹配,且优先考虑进气道涡流与燃烧室的合理匹配;若利用进气道综合性能系数来评价气道综合性能,尚需进一步研究。     

柴油机螺旋进气道三维数值模拟

运用CFD软件STAR-CD对某拖拉机用柴油机螺旋进气道进行了三维数值模拟。通过模拟计算可以比较准确地得到直观的进气道和缸内流场。模拟计算的涡流比及流量系数与试验结果具有较好的一致性,并对偏差产生原因进行了分析。     

四气门直喷式柴油机缸内流场试验研究

通过螺旋气道与不同进口面积切向气道的组合试验，分析了各种组合进气系统的流通特性，发现通过改变切向气道进口面积就能很容易地实现涡流比的调节。利用热线风速仪对模拟缸内空气流动进行了测量，结果表明4气门柴油机进气过程中在远离缸盖的平面内形成稳定的旋涡，其涡流中心偏离气缸中心。揭示了4气门柴油机进气涡流的形成过程及缸内流场的特点，详细探讨了切向气道进口面积和气门升程对缸内流场的影响。     

YSD475型柴油机螺旋进气道改进设计与试验

简述了YSD475型柴油机螺旋进气道改进设计与试验情况。试验结果表明：在气缸盖基本结构不变的条件下，通过局部改进螺旋进气道结构，涡流比的算术平均值由原来的1．840提高到3．344。柴油机在标定工况下比油耗下降7．8％，烟度下降3．69BSU；在扭矩点工况下比油耗下降15％，烟度下降3．44BSU。整机的经济性和烟度得以明显改善。