發(fā)動(dòng)機(jī)UNIVER氣缸內(nèi)動(dòng)態(tài)流場(chǎng)研究
隨著發(fā)動(dòng)機(jī)性能的提高,缸內(nèi)氣體流動(dòng)的研究越來越被人們所重視,然而由于UNIVER氣缸封閉、空間狹小,工質(zhì)狀態(tài)瞬息萬變,單靠試驗(yàn)很難得到有關(guān)缸內(nèi)流動(dòng)全面信息,因此利用完善的數(shù)學(xué)模型,模擬發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)工作過程可以彌補(bǔ)試驗(yàn)研究的不足。多維數(shù)值模擬方法可以詳細(xì)描述進(jìn)氣道和UNIVER氣缸內(nèi)局部流動(dòng)狀態(tài),為柴油機(jī)缸內(nèi)的氣體流動(dòng)研究提供了良好的研究手段。

發(fā)動(dòng)機(jī)UNIVER氣缸內(nèi)動(dòng)態(tài)流場(chǎng)研究       利用CATIA軟件建立發(fā)動(dòng)機(jī)的氣道-氣門-UNIVER氣缸的三維幾何模型。利用AVL公司開發(fā)的FIRE軟件中FAME ENGINE PLUS(FEP)模塊,建立了模擬柴油機(jī)缸內(nèi)進(jìn)氣流動(dòng)和壓縮過程的三維動(dòng)態(tài)網(wǎng)格,根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作特性,選取合適的計(jì)算模型和方法,模擬計(jì)算了發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣和壓縮過程,得到了不同曲軸轉(zhuǎn)角下UNIVER氣缸內(nèi)的速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、溫度場(chǎng)等分布結(jié)果,通過對(duì)柴油機(jī)進(jìn)氣和壓縮流動(dòng)過程中各階段流動(dòng)特征、湍動(dòng)能的生成與耗散過程以及氣體的分布情況分析,研究了不同曲軸轉(zhuǎn)角下UNIVER氣缸內(nèi)流體的速度、壓力分布和變化規(guī)律,為發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)化,使進(jìn)氣與噴油達(dá)到*配合提供了理論依據(jù)。針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中螺紋聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算的問題,采用有限元通用程序ABAQU S/STANDARD,研究UNIVER氣缸體螺紋區(qū)域強(qiáng)度準(zhǔn)確計(jì)算的方案,即通過簡(jiǎn)化后的裝配體模型計(jì)算螺栓在工作載荷下的受力,然后將獲得的螺栓受力做為載荷邊界條件施加在帶螺紋的局部模型中,計(jì)算螺栓和缸體螺紋區(qū)域的應(yīng)力.網(wǎng)格劃分時(shí),在局部模型中將缸體簡(jiǎn)化,并將螺柱分為兩部分,之后皆用六面體單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分以減小計(jì)算量、提高準(zhǔn)確性.zui后通過實(shí)例對(duì)某UNIVER氣缸體螺紋區(qū)域在預(yù)緊狀態(tài)、峰值燃燒壓力作用下的應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算與分析,驗(yàn)證該計(jì)算方案的可行性.該方案為今后發(fā)動(dòng)機(jī)的螺紋聯(lián)接設(shè)計(jì)和計(jì)算提供一條可行的路徑,且對(duì)相關(guān)的工程實(shí)際應(yīng)用具有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義.對(duì)額定轉(zhuǎn)速工況的缸內(nèi)流場(chǎng)及zui大扭矩工況流場(chǎng)的計(jì)算結(jié)果表明,轉(zhuǎn)速變大,缸內(nèi)zui大速度和擠流、渦流等氣流運(yùn)動(dòng)會(huì)明顯得到加強(qiáng);在高轉(zhuǎn)速情況下,缸內(nèi)氣流的平均溫度平均速度以及湍流動(dòng)能都要高于在低轉(zhuǎn)速的工況;湍流強(qiáng)度的增大可以提高瞬時(shí)的燃燒率,縮短燃燒持續(xù)期,從而提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。