發(fā)動機(jī)UNIVER氣缸內(nèi)動態(tài)流場研究
隨著發(fā)動機(jī)性能的提高,缸內(nèi)氣體流動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,單靠試驗很難得到有關(guān)缸內(nèi)流動全面信息,因此利用完善的數(shù)學(xué)模型,模擬發(fā)動機(jī)的瞬時工作過程可以彌補(bǔ)試驗研究的不足。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)局部流動狀態(tài),為柴油機(jī)缸內(nèi)的氣體流動研究提供了良好的研究手段。

發(fā)動機(jī)UNIVER氣缸內(nèi)動態(tài)流場研究       利用CATIA軟件建立發(fā)動機(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)氣流動和壓縮過程的三維動態(tài)網(wǎng)格,根據(jù)發(fā)動機(jī)的工作特性,選取合適的計算模型和方法,模擬計算了發(fā)動機(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、壓力場、溫度場等分布結(jié)果,通過對柴油機(jī)進(jìn)氣和壓縮流動過程中各階段流動特征、湍動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)。針對發(fā)動機(jī)設(shè)計中螺紋聯(lián)接強(qiáng)度計算的問題,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)確計算的方案,即通過簡化后的裝配體模型計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,計算螺栓和缸體螺紋區(qū)域的應(yīng)力.網(wǎng)格劃分時,在局部模型中將缸體簡化,并將螺柱分為兩部分,之后皆用六面體單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分以減小計算量、提高準(zhǔn)確性.zui后通過實例對某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)行計算與分析,驗證該計算方案的可行性.該方案為今后發(fā)動機(jī)的螺紋聯(lián)接設(shè)計和計算提供一條可行的路徑,且對相關(guān)的工程實際應(yīng)用具有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義.對額定轉(zhuǎn)速工況的缸內(nèi)流場及zui大扭矩工況流場的計算結(jié)果表明,轉(zhuǎn)速變大,缸內(nèi)zui大速度和擠流、渦流等氣流運動會明顯得到加強(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的燃燒率,縮短燃燒持續(xù)期,從而提高了發(fā)動機(jī)的熱效率。