YC6T柴油機(jī)進(jìn)排氣系統(tǒng)性能仿真及優(yōu)化研究.pdf

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1、}k蘆氣f‘1一●分類號(hào)UDC密級(jí)單位代碼10151YC6T柴油機(jī)進(jìn)排氣系統(tǒng)性能仿真及優(yōu)化研究崔洪江指導(dǎo)教師孫培廷職稱教授學(xué)位授予單位大連海事大學(xué)申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別工學(xué)博士學(xué)科(專業(yè))輪機(jī)工程論文完成日期2010年8月答辯日期2011年1月答辯委員會(huì)主席‘z_m}’}嚴(yán)tLt匠E露■悖釓卜■l■■I--，lIl_‘I--■-_I【’●■1■■’◆‘j_，t●“溽～'{■’)0■f’yf(，■誓‘瞻’大連海事大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：本論文是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，

2、撰寫成博／碩士學(xué)位論文：Y堡魚!苤漁扭進(jìn)掛氫丕統(tǒng)絲篚籩真區(qū)垡絲盟究：。除論文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，對(duì)論文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本論文中不包含任何未加明確注明的其他個(gè)人或集體已經(jīng)公開發(fā)表或未公開發(fā)表的成果。本聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)?！祝?，學(xué)位論文作者簽名：互壘選i鄉(xiāng)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者及指導(dǎo)教師完全了解大連海事大學(xué)有關(guān)保留、使用研究生學(xué)位論文的規(guī)定，即：大連海事大學(xué)有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交學(xué)位論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大連

3、海事大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，也可采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編學(xué)位論文。同意將本學(xué)位論文收錄到《中國(guó)優(yōu)秀博碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)》(中國(guó)學(xué)術(shù)期刊(光盤版)電子雜志社)、《中國(guó)學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)》(中國(guó)科學(xué)技術(shù)信息研究所)等數(shù)據(jù)庫(kù)中，并以電子出版物形式出版發(fā)行和提供信息服務(wù)。保密的論文在解密后遵守此規(guī)定。本學(xué)位論文屬于：保密口在年解密后適用本授權(quán)書。不保密囤(請(qǐng)?jiān)谝陨戏娇騼?nèi)打“4")．論文作者戤。覆法p導(dǎo)師批。缸妙／1日期：2010年lO月lO日日●R(’-‘》-創(chuàng)新點(diǎn)

4、摘要1采用逆向工程的方法對(duì)柴油機(jī)進(jìn)排氣道進(jìn)行三維實(shí)體造型?！谶M(jìn)行柴油機(jī)進(jìn)排氣道三維實(shí)體造型過程中，首先使用三維坐標(biāo)掃描儀對(duì)柴油機(jī)進(jìn)排氣道的砂芯模型進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，獲得一系列的“點(diǎn)云"數(shù)據(jù)；然后在三維CAD軟件平臺(tái)中對(duì)所獲得的進(jìn)排氣道“點(diǎn)云"進(jìn)行曲面重構(gòu)、擬合、延拓、拼接等操作，形成氣道的復(fù)雜曲面；最后完成CAD三維建模工作，在此過程中要對(duì)產(chǎn)生的曲面進(jìn)行誤差檢驗(yàn)、光順處理，還要進(jìn)行實(shí)體的拉伸、旋轉(zhuǎn)、縫合、切割以及實(shí)體之間的交、并、差運(yùn)算等操作后獲得柴油機(jī)三維進(jìn)排氣道實(shí)體模型。2氣體流經(jīng)進(jìn)氣道進(jìn)入氣缸的全流場(chǎng)被分區(qū)設(shè)

5、定湍流模型。在氣體流經(jīng)穩(wěn)壓箱．進(jìn)氣道．氣缸的流動(dòng)過程模擬計(jì)算中，將流場(chǎng)分成四個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域根據(jù)流動(dòng)狀態(tài)設(shè)定為不同的湍流模型。穩(wěn)壓箱與氣道切向區(qū)域設(shè)置為低雷諾數(shù)k一占模型；氣道螺旋室區(qū)域設(shè)為RNGk一占兩方程模型；氣門區(qū)域設(shè)為大渦模擬法；氣缸內(nèi)的湍流模型設(shè)為標(biāo)準(zhǔn)七一g模型。計(jì)算值與試驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比表明：采用分區(qū)設(shè)定湍流模型的模擬計(jì)算結(jié)果精度高于全流場(chǎng)被單一設(shè)定為一種湍流模型。◆t●中文摘要摘要柴油機(jī)的進(jìn)排氣系統(tǒng)直接決定著進(jìn)入氣缸的新鮮空氣量、氣體渦流運(yùn)動(dòng)和排氣壓力波的利用，是保證燃燒質(zhì)量的重要因素之一。設(shè)計(jì)良好的進(jìn)

6、排氣系統(tǒng)可以使柴油機(jī)在一定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)增加充氣量、改善燃燒過程、提高功率和扭矩，降低燃油消耗率和煙度。本文以YC6T柴油機(jī)進(jìn)排氣道為研究對(duì)象，進(jìn)行了試驗(yàn)與三維CFD仿真計(jì)算及結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究。首先分別對(duì)進(jìn)排氣道進(jìn)行穩(wěn)流試驗(yàn)，得出進(jìn)排氣道在不同氣門升程時(shí)的流量系數(shù)和進(jìn)氣道的渦流比，經(jīng)計(jì)算得到進(jìn)排氣道Ricardo平均流量系數(shù)；其次采用逆向工程的方法獲取YC6T柴油機(jī)進(jìn)排氣道三維幾何模型，使用網(wǎng)格工具對(duì)進(jìn)排氣道三維模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，然后在AVLFIRE軟件平臺(tái)中加載邊界條件、設(shè)定流體計(jì)算所需湍流模型和數(shù)學(xué)方程，完成進(jìn)排氣

7、道在不同氣門升程時(shí)的CFD計(jì)算。在模擬計(jì)算氣體流經(jīng)進(jìn)氣道過程時(shí)，根據(jù)流動(dòng)狀態(tài)設(shè)定不同區(qū)域的湍流模型，保證了模擬氣體流動(dòng)過程的準(zhǔn)確性。計(jì)算值與試驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比表明：采用分區(qū)域設(shè)定湍流模型的模擬計(jì)算結(jié)果精度高于全流場(chǎng)被單一設(shè)定為一種湍流模型。計(jì)算模型可以用來預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)進(jìn)排氣道性能；最后在充分分析了進(jìn)排氣道流場(chǎng)分布圖的基礎(chǔ)上對(duì)局部結(jié)構(gòu)不合理的地方進(jìn)行修改，得到氣道多種結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案。進(jìn)氣道最終結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案的平均流量系數(shù)提高12％，平均渦流比也有所提高，但沒有增加進(jìn)氣阻力，排氣道的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案使平均流量系數(shù)提高9．68％。為

8、企業(yè)提供了柴油機(jī)進(jìn)排氣道設(shè)計(jì)和優(yōu)化的理論計(jì)算依據(jù)及工程模型。關(guān)鍵詞：柴油機(jī)；進(jìn)排氣道；0FI)；流量系數(shù)；渦流比，英文摘要ABSTRACTIntakeandexhaustsystemofdieselend"．nedecidesthecylinderentering讎shairflux，swirlmovementandtheusageofexhaustingpressure