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二冲程船用柴油机扫气过程CFD模拟分析的开题报告一、选题背景及意义目前，二冲程船用柴油机已经成为船舶工业中的主流动力设备，其成功应用于商船、渔船、军舰等领域。
而二冲程柴油机的性能与环保问题一直是人们关注的热点问题。
扫气过程是二冲程柴油机工作过程的主要环节之一，其优化可以提高柴油机的性能和可靠性。
为此，开展二冲程船用柴油机扫气过程的CFD模拟分析，对于柴油机的研究与开发具有非常重要的意义。
二、研究内容及方法本研究将采用CFD（computational fluid dynamics，计算流体力学）数值模拟方法，对柴油机扫气过程进行模拟分析。
具体内容如下：1. 建立柴油机扫气过程的数学模型，包括柴油机工作过程、气缸内部初始状态、喷油系统等因素的综合考虑。
2. 利用CFD软件对柴油机扫气过程进行数值模拟，得到扫气过程中气缸内气体运动状态、压力、温度、质量分数等多个物理量的分布规律。
3. 分析不同扫气过程参数（如进气道截面形状、进气道角度、进气道长度等）对柴油机性能影响的规律，并得出优化方案。
4. 验证CFD模拟结果的准确性，与实验数据进行对比分析。
三、预期成果及意义1. 建立二冲程船用柴油机扫气过程的数学模型，为后续研究提供基础。
2. 探究不同扫气过程参数对柴油机性能的影响，并提出优化方案，通过实验验证，为柴油机的研究与开发提供理论和实践基础。
3. 提高CFD软件在柴油机模拟分析中的应用水平，为相关领域的CFD研究提供参考。
四、研究计划和进度1. 研究方法的选择和评估：完成。
2. 研究所需数据资料的搜集和整理：待完成。
3. 对柴油机扫气过程的数学模型的建立：待完成。
4. 建立CFD数值模拟程序：待完成。
5. 对数值模拟结果的分析和优化：待完成。
6. 研究报告的撰写：待完成。
七、参考文献1. 肖凡, 梅春波. 基于CFD的柴油机燃烧过程模拟分析[J]. 浙江汽车, 2021, 29(3): 45-48.2. 王小明, 张小兵. 船用柴油机扫气过程CFD数值模拟及实验研究[J]. 船海工程, 2020, 49(5): 71-75.3. Richard K, Rachel P. Computational Fluid Dynamics in Marine and Offshore Engineering[M]. 2nd ed. Boca Raton, FL: CRC Press, 2021.。
二冲程汽油机扫气过程多维数值模拟及扫气系统优化设计首先，进行扫气过程的多维数值模拟分析。
扫气过程涉及到气缸内部气体流动、燃烧和排放过程，需要建立数学模型和计算流体力学（CFD）模拟方法。
采用柯西方程和守恒方程，结合化学反应动力学模型和燃烧机理，可以精确计算出扫气过程中的压力、温度和流速等参数。
同时，考虑到喷油系统的工作特征和燃气混合气的形成，可以建立喷雾模型和燃烧模型，进一步优化燃烧效率和排放性能。
其次，根据多维数值模拟的结果，进行扫气系统的优化设计。
传统的二冲程汽油机扫气系统存在着燃烧不充分和废气排放过高的问题，需要通过优化设计来改进。
一方面，可以通过改善进气系统和排气系统，提高进气和排气效率，增加气缸内的进气量和排气量。
例如，采用增压器、排气涡轮增压装置和废气回收系统等措施。
另一方面，可以优化燃烧室的结构和喷油系统，提高燃烧效率和燃料利用率，减少废气排放和碳排放。
例如，采用直喷技术、预混合燃烧和可变气门正时等技术手段。
最后，评估扫气系统优化设计的效果。
通过多维数值模拟和实验验证，对优化后的扫气系统进行性能测试和排放测量。
评估新设计的扫气系统在功率输出、燃料经济性和环境性能方面的改善效果，与传统扫气系统进行对比。
在实际应用中，还需要考虑到材料的选择和制造工艺的优化。
例如，选择高温强度、耐磨和耐腐蚀的材料，采用先进的焊接和制造工艺，提高扫气系统的可靠性和耐久性。
总之，通过多维数值模拟和扫气系统优化设计，可以改进二冲程汽油机的扫气过程效率和减少废气排放。
这对提高引擎性能、节能减排和环保具有重要意义。
二冲程柴油机论文：二冲程船用柴油机扫气过程CFD模拟分析【中文摘要】二冲程船用柴油机的扫气过程在很大程度上影响了柴油机可燃混合气形成的质量,进而决定了柴油机在燃烧等方面的性能。
扫气口作为二冲程直流扫气柴油机的重要组成部分,其结构直接影响了扫气过程中新鲜空气的充入量和燃烧废气排出的干净程度,另外,柴油机的转速也对扫气过程的进行有重要影响。
本文针对6S50MC-C二冲程船用柴油机,运用CFD(计算流体力学)方法,应用大型CFD软件Fluent,首先改变扫气口数目、扫气口仰角、径向倾角的大小以及扫气口的结构,对该模型的扫气过程进行数值模拟,然后改变柴油机的转速,再进行上述模拟。
可以得出流场关于压力、温度、湍流强度、进出口质量流量、速度等参数以及这些参数的分布情况。
通过分析其流动状况后,找到较为合理的结构参数和运转参数。
本文首先对扫气口、气缸内部和上部一段排气道的流体空间进行建模,得到物理模型；接着使用GAMBIT对模型划分网格,并设定压力进出口等边界条件；然后导入Fluent中,设定参数,启用动网格模型,开始计算；最后应用后处理程序得到大量数据、云图、矢量图、流线图等,对流场进行分析。
通过研究发现,对于6S50MC-C大型低速船用柴油机,在适当的范围内以较低转速运行,增加扫...【英文摘要】Scavenging process of two-stroke marine diesel engines largely determines the formation quality of fuelmixture, and then determines the performance of combustion etc. As an important part of the two-stroke uniflow scavenging diesel, the scavenging port’s structure directly affects the intake flux of fresh air and the exhaust cleanliness of combustion gas. In addition, the diesel’s rotational speed, also affect the process of scavenging.6S50MC-C diesel engine is studied by using the method of CFD (Computati...【关键词】二冲程柴油机扫气过程计算流体力学数值模拟【英文关键词】two-stroke diesel scavenging process CFD numerical simulation【索购全文】联系Q1：138113721 Q2：139938848【目录】二冲程船用柴油机扫气过程CFD模拟分析摘要5-6ABSTRACT6第1章绪论9-14 1.1 引言9 1.2 二冲程柴油机扫气及缸内流动过程的研究现状9-10 1.3 Fluent软件简介10-12 1.4 本文的研究意义12 1.5 本文的主要工作及难点12-14第2章 CFD的求解过程14-27 2.1 总体计算流程14 2.2 基本控制方程14-16 2.2.1 连续性方程(质量守恒方程)15 2.2.2 动量守恒方程(Navier-Stokes方程)15-16 2.2.3 能量守恒方程16 2.2.4 组分质量守恒方程16 2.3 湍流的控制方程16-22 2.3.1 平均量输运方程17-19 2.3.2 常用的湍流模型简介19-22 2.4 确定边界条件和初始条件22-23 2.5 划分计算网格23 2.6 建立离散方程23-25 2.6.1 有限体积法23 2.6.2 有限体积法中常用的离散格式23-25 2.7 流场数值计算算法25-26 2.7.1 概述25-26 2.7.2 SIMPLE算法简介26 2.8 判断解的收敛性26-27第3章模型的建立和边界条件的确定27-32 3.1 物理模型27-28 3.2 网格模型的建立28-30 3.3 初始条件和边界条件的确定30-32第4章扫气过程的CFD模拟和分析32-82 4.1 扫气过程的CFD模拟计算32-34 4.1.1 动网格模型32-34 4.2 对CFD模拟结果的分析34-82 4.2.1 扫气口仰角大小对扫气过程的影响35-43 4.2.2 扫气口径向倾角大小对扫气过程的影响43-50 4.2.3 扫气口数对扫气过程的影响50-57 4.2.4 改变扫气口的结构对扫气过程的影响57-64 4.2.5 转速对扫气过程的影响64-82第5章总结和展望82-85 5.1 全文总结82-83 5.2 展望83-85参考文献85-89致谢89-90。
#设计#计算#通用小型汽油机进气道CFD模拟计算与分析*刘胜吉贾和坤王建(江苏大学汽车与交通工程学院江苏镇江212013)摘要:本文通过气道稳流试验和CFD模拟计算求得168F通用小型汽油机进气道的流量系数,将模拟计算和试验得到的流量系数进行了对比分析。
并且通过对气道内气体流动速度矢量分布的分析,研究如何在满足铸造工艺的同时提高气道的流通性,改善发动机的综合性能。
关键词:通用小型汽油机进气道流量系数CFD数值模拟流场分析中图分类号:TK411+.3文献标识码:A文章编号:1671-0630(2009)05-0045-02 CFD Nu m erical Si m ulation and Research on the Intake Port of Non-road S mall Spark-ignition EnginesL i u Shengj,i Jia H ekun,W ang JianSchoo l o fAuto m obile and T raffic Eng ineeri n g,Jiangsu Un iversity(Zhen jiang,Ji a ngsu,212013,Ch i n a)Abst ract:This paper uses CFD and steady flo w test ri g to ca lculate the inlet va l v e fl o w coefficient o f168F pe-t ro l eng i n e,co mpares t h e experi m enta l values to t h e calcu lation value,and analyzes the dev iation bet w een ex-peri m ental va l u es and ca lculati o n ones.A ccordi n g to calculati o n,analysi s on the fl u i d field is carried out and the w ay to i m prove the li q u i d ity o f i n take port is found.The capab ility o f the non-road s m all spark-ign iti o n en-g ines is i m proved.K eyw ords:Non-road s m all spark-ign iti o n eng i n e,Intake por,t Flo w coeffic ien,t Num erica l si m ulati o n,Ana-l ysis of fl o w field引言在影响排放的因素中过量空气系数是最主要因素[1],而进气道质量会使批量生产汽油机进气阻力发生变化,从而改变过量空气系数值,因此开展进气系统流动特性研究非常必要。
对置活塞二冲程汽油机活塞运动规律匹配分析马富康;赵长禄;赵振峰;王豪【摘要】对置活塞二冲程汽油机活塞的相对运动规律,影响扫气过程的扫气正时和扫气持续期,而活塞相对运动规律主要取决于对置活塞运动相位差和曲柄连杆比.在采用MATLAB/Simulink进行对置曲柄连杆机构运动学分析的基础上,通过建立扫气系统的三维流体动力学仿真模型,并利用一维工作过程仿真提供的初始条件和边界条件,开展了对置活塞运动相位差和曲柄连杆比对扫气过程的影响规律研究,获得了较高的扫气效率和捕获率,实现了对置活塞相对运动规律的优化匹配.活塞运动相位差只影响扫气正时而不影响扫气持续期;曲柄连杆比同时影响扫气正时和扫气持续期.在内止点附近,不同的活塞运动相位差影响活塞相对运动速度和最小工作容积;不同的曲柄连杆比只影响活塞相对运动速度而不改变最小工作容积.【期刊名称】《兵工学报》【年(卷),期】2016(037)010【总页数】8页(P1873-1880)【关键词】兵器科学与技术;对置活塞;曲柄连杆机构;运动规律;相位差;曲柄连杆比【作者】马富康;赵长禄;赵振峰;王豪【作者单位】中北大学机械与动力工程学院,山西太原030051;北京理工大学机械与车辆学院,北京100081;北京理工大学机械与车辆学院,北京100081;北京理工大学机械与车辆学院,北京100081;北京理工大学机械与车辆学院,北京100081【正文语种】中文【中图分类】TK411+.3对置活塞二冲程(OP2S)汽油机取消了气缸盖和配气机构等复杂零部件，由对置活塞顶面配合气缸套壁面组成燃烧室，通过气缸套两侧的进排气口完成缸内换气，具有高效、高功率密度和平衡性好等优点[1]。
在能源与环境危机的背景下，随着现代设计技术的应用，OP2S汽油机已被人们重新重视起来[2-6]。
OP2S汽油机采用传统曲柄连杆机构在缸体两侧对称布置，通过链传动实现对置活塞的同步运动；采用“气口- 气口”式直流扫气方式和缸内直喷技术，实现喷油和扫气过程的分离。
内燃机换气过程
二冲程循环的换气过程：
换气（进排气）过程的不同是二、四冲程内燃机的全部差异所在，燃烧混合油不是二冲程的特点，它只是采取曲轴箱压缩式的二冲程汽油机的特点。
分离润滑也是燃用混合油的一种方式。
四冲程也是可以使用混合油的。
按照进气方式不同，二冲程内燃机可分为罗茨泵压缩式和曲轴箱压缩式两种。
按照扫气气流的流向可分为直流扫气、横流扫气和廻流扫气三种。
5、开始进气4开始压缩、3、换气过程完成；2、扫排换气过程；1、排气开始；
P-V图
以下是LCS45LEO扫气道油锯6545rpm全负荷压力图
（说明：红色曲线－汽缸瞬时压力、黄色－扫气口压力、绿色－大气压力）
红实线排气开、红虚线扫气开
红实线进气口开、红虚线进气口关
红实线排气口开、红虚线排气口关
红实线扫气开、红虚线扫气口关。
