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1、設(shè)計(jì)研究汽車實(shí)用技術(shù)AUTOMOBILEAPPLIEDTECHNOLOGY2017年第4期2017N0．410．16638／j．cIll【i．167卜7988．2017．04．008活塞形狀對(duì)GDI發(fā)動(dòng)機(jī)性能影響的CFD研究馬國(guó)亮，何義團(tuán)(重慶交通大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院，重慶400074)摘要：基于st撲CD軟件對(duì)比分析了兩種不同頂面形狀的活塞對(duì)混合氣形成及燃燒特性的影響，為GDI發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化與活塞選型提供CFD分析依據(jù)。計(jì)算結(jié)果表明：帶有導(dǎo)流面的斜坡型活塞可增大缸內(nèi)滾流比，提高點(diǎn)火時(shí)刻湍動(dòng)能。中置凹坑型活塞有利于火焰面的傳播
2、，在單次噴油策略下對(duì)活塞頂面油膜量的控制效果更優(yōu)，降低了顆粒物的排放。關(guān)鍵詞：GDI發(fā)動(dòng)機(jī)；活塞形狀；壁面油膜量；CFD分析中圖分類號(hào)：U464文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671—7988(20仃)04—20一04CFDAnalysisoftheEf＆ctsofPistonShapeonthePerformanceofGDIEngineMaGuoliang，HeⅦuaIl(SchoolofTraffic&Transponation，ChongqingJiaotonguniverS咄ChongqiIIg400074)Abstr
3、act：Thee廊ctsof倆opistonson吐lemi煳．1ref．omation鋤dcombuSti∞processwerec伽叩aratively鋤alyzed謝mStar_CD．Theresultsprovidemereferencefor協(xié)epistonsh印eselectionandtlleoptimizationofengiIle鼬nIcture．ResuItsshowtllatsloptopsurf．a(chǎn)ceofpiston謝tllguidefaceisfaVorabletoincre豁enleirI—c
4、ylindert11mbleratio獅dnlrl)ul∞cekmeticene瑪y；whilecemerlpit剛晌ceofpistonacceleratingthen鋤epropagationveloci哦decre嬲iIlgnleq瑚m時(shí)ofoilfilIIl鋤dtllatpaniculatematteremissionreduced．Keywords：GDIengine；Pistonshape；onmms；CFDanaIysisCLCNo．：U464Docum蛐tCode：AAr6cIeⅢ：1671-7988(20
5、17)04-20-舛引言缸內(nèi)直噴(GDI，GasolineDirectIIliection)作為進(jìn)氣道噴射(PFLPonFuel111jection)的升級(jí)技術(shù)，在動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性及排放性方面均具有突出優(yōu)勢(shì)，因此在近年成為國(guó)內(nèi)外主要車企及科研單位的重點(diǎn)研發(fā)與優(yōu)化對(duì)象。由于GDI與PFI在工作原理上存在差異，其缸內(nèi)混合氣的形成時(shí)間較短，對(duì)缸內(nèi)流場(chǎng)與噴霧場(chǎng)的控制要求較高。通常認(rèn)為，提高缸內(nèi)進(jìn)氣縱向滾流比可促進(jìn)燃油與空氣的混合效果【¨，因此GDI發(fā)動(dòng)機(jī)常采用高滾流比進(jìn)氣道與活塞作者簡(jiǎn)介：馬國(guó)亮(1991一)，碩士研究生，主要研
6、究方向?yàn)楦變?nèi)直噴汽油機(jī)流動(dòng)及燃燒cFD分析。頂面結(jié)構(gòu)相配合的方式組織缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能【21。筆者基于一臺(tái)1．6L缸內(nèi)直噴汽油機(jī)，利用三維計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)軟件st瓣CD，對(duì)比分析了兩種不同項(xiàng)面形狀的活塞對(duì)混合氣形成及燃燒特性的影響，為GDI發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化與活塞選型提供CFD分析依據(jù)。1、模型的建立與標(biāo)定1．1幾何及網(wǎng)格模型的建立本研究采用的發(fā)動(dòng)機(jī)具有屋頂式燃燒室結(jié)構(gòu)，火花塞中置布局，進(jìn)氣道下方布置有博世公司提供的某型6孔缸內(nèi)直噴汽油機(jī)噴油器。具體發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)見表l所示。21汽車實(shí)用技術(shù)2017年第4期表
7、1發(fā)動(dòng)機(jī)主要參數(shù)TabIelEnginespecificaliOns缸徑，mm90活塞行程／mm68．5連桿長(zhǎng)度詹吼145排量幾1．6壓縮比12：l點(diǎn)火時(shí)刻，(oCA)720運(yùn)行工況1500r／min@WOT噴油次數(shù)，時(shí)刻(oCA)單噴／436．5根據(jù)實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)幾何參數(shù)，在AulDCADIIlventor中建立單缸幾何模型，依次將模型導(dǎo)入hypennesh與st小CCM+軟件，進(jìn)行幾何模型清理、表面網(wǎng)格劃分、面網(wǎng)格修復(fù)以及特征線的生成，最后利用sTAR．CD中的es．ice模塊生成計(jì)算動(dòng)網(wǎng)格，如圖l所示。平均網(wǎng)格尺寸為0．
8、8mm，總計(jì)算網(wǎng)格數(shù)目約為79萬(至下止點(diǎn))。圖1網(wǎng)格模型Fig．1gndmOdeI1．2初始條件與邊界條件準(zhǔn)確的初始、邊界條件可提高內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)瞬態(tài)計(jì)算的精確性，縮短運(yùn)算時(shí)間【31。在動(dòng)網(wǎng)格模型中，定義活塞及進(jìn)排氣門邊界為運(yùn)動(dòng)壁面邊界，其余壁面邊界為靜止壁面邊界。進(jìn)出口邊界條件來自一維整機(jī)仿真計(jì)算輸出，
