1柴油机进气道流通特性的分析与设计

柴油机双进气道流动特性试验与数值模拟
胡云萍;李秋霞
【期刊名称】《柴油机》
【年(卷),期】2010(032)004
【摘要】对170系列柴油机双进气道进行了AVL气道稳流试验,得到了不同气门升程下对应的AVL流量系数和涡流比;在与稳流试验对等的边界条件及评价方法下,利用CFD软件Fire对气道稳流试验进行了数值模拟.模拟结果与试验结果的对比表明,数值模拟所得流量系数和涡流比与试验结果基本吻合,模拟结果具有一定的可信度;另外,从两者涡流比随气门升程的变化曲线来看,切向气道气门座孔加工出的偏心倒角,对气道形成涡流的能力影响比较大,尤其是在气门开度较小时,能使气道产生相对较大的涡流比.
【总页数】5页(P24-28)
【作者】胡云萍;李秋霞
【作者单位】聊城大学汽车与交通工程学院,山东聊城,252059;聊城大学汽车与交通工程学院,山东聊城,252059
【正文语种】中文
【中图分类】TK421.3
【相关文献】
1.某柴油机螺旋进气道的流动实验与数值模拟 [J], 黄舒平;姜水生;刘昌
2.柴油机进气道流动特性试验与数值模拟 [J], 夏开彦;孙平;谢雪峰;朱烻婧
3.柴油机双进气道流动特性的数值模拟及试验研究 [J], 胡云萍
4.柴油机螺旋进气道内的气体流动数值模拟 [J], 常思勤;刘雪洪
5.双进气道柴油机缸内流场三维瞬态数值模拟 [J], 胡云萍;李秋霞
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4V105柴油机四气门缸盖进气道的设计研究的开题报告题目：4V105柴油机四气门缸盖进气道的设计研究研究背景：随着国内和国际市场需求的不断增加，柴油机的使用越来越广泛。

柴油机的四气门缸盖进气道对于柴油机的效率和性能起到至关重要的作用。

然而，目前还没有对于4V105柴油机四气门缸盖进气道的设计进行深入的研究。

因此，在这样的背景下，对于4V105柴油机四气门缸盖进气道的设计进行研究具有十分重要的意义。

研究目的：本研究的主要目的是探索4V105柴油机四气门缸盖进气道的设计，包括不同形状、尺寸和结构的比较研究，目标是提高柴油机的功率和性能。

研究内容：1.对于4V105柴油机四气门缸盖进气道的现有设计进行调查和研究2.设计不同形状、尺寸和结构的进气道模型，并通过模拟软件进行模拟分析3.核对模拟数据的准确性并进行实验验证4.对比分析实验结果，选取最优的进气道设计研究方法：本研究采用理论计算、CFD数值模拟以及实验验证相结合的方法，通过对现有柴油机进气道设计进行比较，实现最优进气道设计的目的。

研究意义：通过对4V105柴油机四气门缸盖进气道进行深入的研究，可以更好地掌握进气道设计的关键技术和实现方式，提高柴油机的功率和性能，创造更多的经济和社会效益。

研究任务：1.搜集、整理和分析目前柴油机进气道设计的研究现状2.设计不同形状、尺寸和结构的进气道模型，通过CFD对比分析3.对CFD分析进行实验验证并进行实验数据的核对4.对比分析实验结果，选取最优设计方案预期成果：1.形成具有自主知识产权的进气道设计技术2.提高柴油机功率和性能3.为相关企业提供技术支持和产品升级推广方案参考文献：[1] Meng N, Lou Z, Huang H. Numerical simulation and optimization of intake manifold of six-cylinder diesel engine. Applied Thermal Engineering, 2015, 90: 624-635.[2] Liu X, Liu Z, Deng K, et al. Investigation on flow uniformity of intake manifold of diesel engine. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2016, 29(5): 985-992. [3] Zhang J, Wei H, Han J, et al. Design and optimization of intake manifold in GDI engine based on NSGA-II. SAE International Journal of Engines, 2014, 7(4): 1749-1759.。

某柴油发动机非对称螺旋式进气道进气过程模拟分析周波【摘要】本文以STAR-CCM+作为三维数值模拟软件,对某柴油发动机最大进气升程下的进气道和缸内的流场特性进行模拟分析,通过模拟分析对比了更改发动机缸径对进气的影响,可以比较直观的了解进气道和缸内流场,为进气道结构优化、评价、再设计以及燃烧室的匹配提供了方法和依据.【期刊名称】《汽车科技》【年(卷),期】2019(000)004【总页数】6页(P60-65)【关键词】某柴油发动机;进气过程;STAR-CCM+;模拟分析【作者】周波【作者单位】东风轻型发动机有限公司发动机研究所,武汉430057【正文语种】中文【中图分类】U464.2随着现代柴油发动机技术的不断进步，进气道的设计和进气道、气门及燃烧室的匹配在柴油发动机的设计开发过程中愈加重要。

发动机进排气系统流动特性复杂，影响发动机的充气效率和换气损失，其流场特性直接影响着发动机动力性能，不合理的进气道结构会导致进气阻力较大，会导致发动机的燃油经济性和排放变差。

因此对进气道内部流场进行模拟分析是有必要的。

某柴油发动机进气道采用非对称螺旋式布置，本文应用流体分析软件STARCCM+对某柴油发动机最大进气升程下自然进气的进气道和缸内流场特性进行模拟分析，为进气道的改进和燃烧室的匹配提供了重要的研究理论依据。

1 模拟系统模型1.1 三维CAD模型某柴油发动机进气凸轮轴最大升程参数和结构如下表1、图1所示：表1 进气凸轮轴最大升程参数images/BZ_93_295_1236_1199_1360.png图1 进气凸轮轴结构确定进气凸轮轴最大升程8.4880mm后，使用CATIA三维软件建立某四缸柴油发动机其中一缸的进气道模拟分析模型如图2所示，模型包括非对称螺旋结构进气道、气缸和稳压腔。

CATIA软件建模完毕后，保存为stl格式文件并导入STAR-CCM+软件。

图2 用于模拟分析的进气道三维CAD模型1.2 三维CAD模型某柴油发动机用于模拟分析的非对称螺旋结构进气道模拟分析网格采用STARCCM+软件自带的网格划分工具划分，如图3、图4所示。

242学术论丛柴油机进排气结构的优化设计吕胜广西玉柴动力股份有限公司摘要：本文笔者结合个人从事柴油机施工设计的实践工作经验与相关参考文献，对柴油机进排气结构进行优化设计，旨在进一步提升柴油机本身的性能，有效的控制并降低柴油机在实际运行过程中产生的噪音与废气排放量。

关键词：柴油机；进气结构；排气结构；优化设计前言：相对于汽油而言，柴油机本身在燃烧过程中会产生更大的功率，因此更加具有经济实用性被广泛的应用在工程机械中。

虽然柴油机的优势十分显著，但是其在环保方面却存在着较大的弊端，所以对其进排气结构加以优化设计俨然已经成为柴油机施工设计工作者刻不容缓需要解决的首要问题。

为此笔者即对柴油机进排气结构优化设计展开粗浅的探讨，以期在提高柴油机性能的同时，进一步降低柴油机运行过程中产生的噪音与废气。

1.柴油机进气系统的结构优化设计空气滤清器在柴油机进气系统中具有十分重要的地位，这是因为空气滤清器最为主要的作用就是对进入气缸内的空气加以净化，提高发动机部件的实际使用寿命。

我们都知道空气之中往往存在着较多的杂质，如若不经过空气滤清器的净化就直接进入到气缸之中，就会在一定程度上加快气缸内部机械部件的损坏，进而降低发动机部件的使用寿命。

而要想进一步提升空气滤清器的性能，重点还在于选择优质的材料。

目前最新一代的空气滤清器采用的是复合型滤网，即是由低阻高效HEPA 滤材与高效改性活性炭复合制成，其与普通滤网相比有过滤精度高，透气性更好的差别，其过滤效果更佳。

所以在空气滤清器的优化上要从材料的选择入手。

柴油发动机的进气导流管会对空气的进气速度与进气效能产生直接的影响，所以做好柴油发动机进气导流管的设计优化也至关重要。

这是因为当外界空气进入到导流管后，其流动处于被动状态，依靠的是发动机谐振以及进气导管的特殊结构。

所以在进气导流管的设计上可采取细长类型，以保证进气导管中空气流动速度与流动效果的稳定。

柴油发动机的进气支管会直接影响到其运行效能，所以必须要做好进气支管的优化设计。

图解柴油发电机组的进排风设计
柴油发电机组将柴油燃烧释放出热量转变为机械能，机械能通过电球转换为电能，这个过程会产生大量热量，如图1所示；
图1 柴发机组做工情况
在数据中心电气设计过程中，需要柴油发电机机房的进风及排风口是必须畅通的，电气设计师在布置机房时，应规划好机房内发电机组的进排风布置，同时注意结合地面情况选择合适的进出风口位置，以利于机组散热，如图2，图3所示。

图2 合理的气流组织布置
图3 通透的气流有利于柴发机组散热
如果柴油发电机机房进、排风路线设计不合理，如图4，气流侧面进风，则会导致机房内机组的热风在机房内循环，导致机房温度严重升高，从而影响柴油发电机组正常运行，这是必须避免的。

图4 不合理的气流布置。

cfd在现代柴油机进气道开发中的应用计算流体力学（CFD）是一种利用数值方法解决流体运动问题的工程技术。

它在现代柴油机进气道开发中起着关键作用。

通过模拟和分析流体流动，CFD可以提供有关进气道设计的重要信息，从而改善柴油机的性能和效率。

1. 减小进气阻力使用CFD技术可以对进气道进行优化，减小进气阻力，提高空气流通效率。

通过分析流体运动和压力分布，可以确定最佳进气道形状，降低能量损失，增加进气量，提升发动机的输出功率。

2. 优化燃烧过程CFD可以模拟燃烧过程，预测燃烧效率和排放物生成情况。

通过调整柴油机进气道的几何结构和喷油系统参数，可以改善空燃比分布，减少燃料消耗和排放物的产生。

这对于满足环保法规要求至关重要。

3. 减少噪音和振动CFD技术能够模拟流体在进气道中的振动和噪音特性，帮助设计师定位和消除潜在的噪音和振动源。

通过提前识别问题区域并进行优化，可以减少柴油机的噪声和振动，提高乘坐舒适性。

4. 提升热管理柴油机的进气道也承担着散热的功能。

通过CFD仿真，在进气道内可以更好地理解热传导、对流和辐射等热传输机制，并优化散热装置的布局和设计，以提高发动机的热管理效率，防止过热导致的故障。

5. 验证实验数据CFD可以与实验数据进行对比和验证，提供可靠的工程分析。

通过与实际测量结果进行比较，可以评估模型的准确性，并对模型进行校正和优化，从而更好地指导柴油机进气道的开发工作。

总结CFD在现代柴油机进气道开发中具有不可替代的作用。

它可以帮助优化进气道设计，提高燃烧效率，降低噪音和振动水平，改善热管理，并验证实验数据。

随着技术的不断进步，CFD将继续为柴油机的进一步改进和创新做出重要贡献。

关于内燃机进气道的优化设计分析热工101班周维顺1001100135摘要：发动机进气道系统的气体流动特性复杂，影响发动机的充气效率和换气损失，对发动机的动力性和经济性有重要的影响。

以A VL—FIRE软件为平台，进而利用CFD技术进行三维稳态CFD分析和优化，研究发动机内的进气道内的气体流动状况是目前的研究热点。

采用合适的湍流模型和计算方法对发动机气道内的三维流场进行数值模拟，得到了不同气门升程下详细的流场信息。

通过流场分析，找到了进气道不合理的部位，提出了进气道改进优化措施，并再次进行了数值模拟计算，并进行优化前后的对比，达到内燃机的优化效果。

关键词：内燃机进气道A VL—FIRE CFD 优化措施仿真（1）我们为什么要对内燃机的气道进行优化这是一个值得深思熟虑的问题。

进气道作为发动机进气系统的重要组成部分，其结构直接影响进入气缸的空气量、气体的速度分布及其湍流状况等，这些因素都直接关系到发动机的燃烧过程，从而影响发动机的经济性、动力性和排放性。

因此，对发动机进气道内气体的流动特性进行分析对了解和研究发动机的工作性能是至关重要的。

传统进气道研发采用经验设计和稳流实验相结合的方法，研制周期长且较难得到理想方案，已不能适应现代高性能发动机研制工作的需要。

在现代发动机的研发中，进气道的设计和进气道一气门一燃烧室的匹配变得十分重要。

为获得良好的混合物质量和高燃烧率，新鲜充量的运动需要合适的宏观和微观结构：宏观结构包括缸内大尺度充气运动，如涡流和滚流；微观结构通常用湍流强度、湍流积分尺度和湍流时间尺度来度量，它们决定了火焰的传播速度。

因此由进气过程产生、在进气门关闭时刻建立的缸内流场结构对着火燃烧前燃烧室内的流场结构具有重要影响，并影响后续的燃烧过程。

在发动机产品的开发阶段，应用CFD 能准确找出气道结构不合理的部位，进行改进优化。

能够有效缩短设计周期，降低设计成本。

所以对内燃机的进气道进行优化是很重要的。

单缸四冲程柴油机设计及静力分析1.进气过程：在曲轴的一侧，连接着进气道和进气阀。

曲轴转动的同时，活塞会向下运动，产生吸气过程。

进入气门时，气缸内的压力较低，这时进气阀会打开，使气缸内的空气与大气相通。

随后，曲轴继续转动，活塞会向上移动，气缸处于进气封闭状态。

2.压缩过程：在进气阀关闭后，活塞开始向上运动，将气缸内的空气压缩。

同时，喷油泵会将柴油通过喷油器雾化喷入气缸，与空气充分混合。

当活塞到达上止点时，气缸内的压力达到最大值，形成高温高压的混合气体。

3.燃烧过程：当活塞到达上止点时，柴油被压缩到一定温度和压力下，达到自燃点，从而自动燃烧。

燃烧过程释放出的能量会推动活塞向下运动，转动曲轴。

4.排气过程：曲轴继续旋转，活塞向上运动，将燃烧产生的废气排出。

同时，排气阀打开，废气经过排气道排出。

在静力分析中，我们需要考虑以下几个方面：1.曲轴的受力分析：根据牛顿第二定律，曲轴上各部位的受力与加速度和质量有关。

通过力的合成与分解，我们可以计算出曲轴上各点受力的大小和方向。

2.曲轴的强度分析：曲轴在工作过程中承受着很大的扭矩和轴向负荷。

通过应力分析，我们可以确定曲轴各部位的应力分布情况，进而评估曲轴的强度是否满足工作条件。

3.曲轴的刚度分析：曲轴的刚度主要涉及其抗弯刚度和扭转刚度。

通过计算曲轴的弹性变形和扭转角度，我们可以评估曲轴在工作过程中的刚度是否满足要求。

通过以上分析，我们可以得到曲轴的基本设计参数，包括直径、长度、轴头形状等。

同时，我们还可以根据曲轴的受力情况进行优化设计，减小曲轴的体积和重量。

总结起来，单缸四冲程柴油机的设计与分析是一个综合性的过程，包括进气过程、压缩过程、燃烧过程、排气过程等。

针对其曲轴系统的静力分析，可以帮助我们评估曲轴的受力情况、强度和刚度，并作出相应的设计和优化。

这些设计参数和分析结果对于保证柴油机的稳定工作和性能优化至关重要。

固体冲压发动机进气道流场特性数值分析的开题报告一、研究背景固体冲压发动机是一种新型高速发动机，其具有质量轻、可重复使用、投资成本低等优点，基本上满足了超音速导弹等高速飞行器的使用需求。

而进气道对于固体冲压发动机具有重要的作用，它不仅需要能够提供充足且稳定的气流，还需要具备一定的防护性能，以保护发动机内部的部件免受外界干扰和损坏。

因此，针对固体冲压发动机进气道流场特性的数值分析具有一定的研究价值和意义。

二、研究内容本研究旨在通过数值模拟分析固体冲压发动机进气道流场特性，探究气流在进气道中的运动状态，以及气流对于进气道内部部件的影响。

主要包括以下内容：1. 建立固体冲压发动机进气道数值模型，对流场进行系统刻画。

2. 确定数值模拟方法和参数，进行CFD数值模拟计算。

3. 分析进气道内部气流在不同运动状态下的特性，探究相关参数变化规律。

4. 分析进气道内部部件相互作用的特性，并评估其可能产生的影响。

5. 根据分析结果提出相应的改进方案，提高进气道的使用性能和安全性能。

三、研究方法本研究采用计算流体力学(CFD)数值模拟方法，通过建立固体冲压发动机进气道数值模型，对进气道内部的气流运动状态进行模拟和分析。

具体方法包括以下步骤：1. 建立固体冲压发动机进气道三维数值模型，包括完整的进气道蜗壳、进气口、气动环等流道部分和前后部件等。

2. 利用数值模拟软件进行模型划分、网格划分、求解等操作，构建进气道流场数值计算模型。

3. 通过数值计算，分析进气道内部气流运动规律和特性，包括速度场、压力场等关键参数的变化规律。

4. 根据数值计算结果，分析进气道内部各部件的受力状态和相互作用，以及可能产生的影响和风险。

5. 根据分析结果和存在问题提出相关的优化和改进方案，提高固体冲压发动机进气道的使用性能和安全性能。

四、研究意义本研究通过对固体冲压发动机进气道流场特性的分析和研究，具有如下意义：1. 深入了解进气道内部气流运动规律和特性，为优化进气道设计和提高固体冲压发动机的使用效率提供可靠的理论依据。

康明斯柴油机进排气系统摘要：本文从应用角度论述了康明斯柴油机的特性、进排气系统的主组成、零部件的构成、功用和维护要求。

关键词：负荷特性万有特性进排气主系统空气滤清器利用柴油有两大好处：高扭矩动力和燃油效率约30%比同类汽油发动机大。

车辆或设备柴油一块，康明斯发动机是世界上最大的设计及柴油发动机制造商。

康明斯发动机广泛应用在建筑和采矿设备，农业机械，发电设备，消防卡车，火车，船只，休闲车，公交车以及皮卡和汽车上。

1、柴油机的典型特性柴油机是一个具有复杂机械系统的内燃机，负荷特性是当内燃机转速不变时，性能指标随负荷而变化的关系。

可燃混合气的过量空气系数随负荷的增加而减小。

柴油机当负荷较大时，过量空气系数变得较小，混合气形成和燃烧开始恶化，指示热效率开始明显下降，其下降速度逐渐超过机械效率上升的速度，燃油消耗率开始上升，一般不允许柴油机超过冒烟界限工作。

柴油机的排放特性又称万有特性，CO比排放是中速中负荷工况最小；接近全负荷时，CO排放急剧增大。

柴油机的HC比排放基本随着负荷的增大而下降。

中等偏大负荷时NOx 排放量最大；大负荷区域，NOx排放量不再增加反而下降；中等负荷区域，NOx比排放量随转速的增加而增大；小负荷区域，NOx比排放基本不随转速变化，绝对排放量也基本不变。

负荷不变时，排气烟度SF在某一转速达到最小值；转速不变时，排气烟度SF随负荷提高而增大。

4BTAA92型柴油机是康明斯生产的4缸柴油机；B代表康明斯B系列（缸径102mm）；TA代表增压中冷；92代表柴油机输出功率为92马力；4135（4135AD）型柴油机为4缸直列、直喷式水冷四冲程柴油机，额定转速为1500r/min。

进排气系统对万有特性有很大影响，特作以分析。

2、康明斯柴油机进排气主系统以4BTAA92柴油机为例，进排气系统由空气引入管、过渡弯管、空气滤清器、废气涡轮增压器、进气过渡管、进气管盖、进气管、排气歧管、排气管、排气消声器等组成。

0引言明确定义发动机进气道CFD 分析过程，涉及分析目的及使用软件，进气道CFD 分析流程，分析过程和内容，主要输出，评价准则，用于指导进气道CFD 分析。

1分析目的及使用软件在车用发动机开发过程中，燃烧系统开发一直是发动机设计与研发过程中的重点与难点，其中缸内气体流动直接控制燃油和空气的混合，影响缸内燃烧过程，而合理的进气道的设计能够有效的组织缸内气体运动。

在原有气道CFD 分析基础上提出改进措施，与三维CAD 软件联合，得到最优的气道设计方案，最后再通过样件试制试验进行验证，目前气道CFD 分析软件为AVL-FIRE 。

2进气道CFD 分析流程3分析过程和内容气道CFD 分析过程分三大块：第一、收集数据，第二、前处理，第三、计算和后处理。

3.1收集数据气道三维几何模型的准备：包括两个进气道和燃烧室模型。

通过改变气门间隙描述所需要的各个气门升程。

以某汽油机双进气道的计算模型为例，气道前段的空腔模拟的是气道试验台的稳压箱。

为了保证气流方向与坐标方向保持垂直，有利于收敛，在人为做空腔时最好做成半球，大小为1.5D （D=缸径）。

气缸长度一般取2.5D ，与试验台的设置基本相同。

其中所需发动机相关性能参数（缸径：95mm ；冲程102mm ；气门座圈内径：29.34mm ；气门间隙：0.1mm ；最大气门升程：10mm ；进气门数：2；燃烧室直径：50.5mm ）。

3.2前处理生成网格就是对空间上连续的计算区域进行剖分，把它划分成许多个子区域，并确定每个区域中的节点坐标。

网格划分时，为保证计算精度，需注意生成网格的质量。

在AVL FIRE 中导入表面网格模型，开始对表面网格模型进行计算前的处理，主要步骤如下。

3.2.1导入面网格在CAD 软件中准备三维模型。

根据实际气门升程曲线，一般每隔2mm 气门升程建立一个分析模型，设置CATIA 软件的显示3D 精度为0.01，转化为STL 格式。

在AVL FIRE 软件中导入气道模型STL 格式的面网格，对面网格定义进出口边界面及需要精细化的面。

进气道原理进气道是发动机中非常重要的一个部件，它直接影响着发动机的性能和燃油效率。

进气道的原理是指发动机如何从外部环境中获取空气，并将其引入到燃烧室中与燃料混合，以支持发动机的燃烧过程。

在这篇文档中，我们将深入探讨进气道的原理，以便更好地理解发动机工作的基本原理。

首先，我们来了解一下进气道的基本组成。

进气道通常包括进气口、空气滤清器、进气管道、节气门和进气歧管等部件。

当发动机工作时，空气首先通过进气口进入到空气滤清器中，经过滤清器的过滤和净化后，进入进气管道。

在进气管道中，空气会受到节气门的控制，节气门可以调节空气的流量，以满足发动机不同工况下的需求。

最后，空气会通过进气歧管被引入到各个气缸的燃烧室中，与燃料混合后参与燃烧过程。

进气道的原理主要包括以下几个方面，空气流动、进气压力、进气温度和进气量等。

首先，空气流动是指空气在进气道中的流动状态，它受到进气道内部结构和流动阻力的影响。

在设计进气道时，需要考虑如何减小阻力，以保证空气能够顺利地流入到发动机中。

其次，进气压力是指空气在进气道中的压力大小，它直接影响着空气的密度和氧气含量。

通过合理设计进气道结构和采用增压系统，可以提高进气压力，从而提高发动机的输出功率。

另外，进气温度也是一个重要的参数，过高的进气温度会降低空气的密度，从而影响发动机的性能。

因此，需要通过空气冷却系统来控制进气温度，以保证发动机的正常工作。

最后，进气量是指单位时间内进入发动机的空气量，它受到节气门的控制。

通过合理设计节气门和进气管道，可以实现对进气量的精确控制，以满足发动机在不同工况下的需求。

总的来说，进气道的原理是一个复杂而又重要的课题，它直接关系到发动机的性能和燃油效率。

通过深入了解进气道的原理，我们可以更好地理解发动机的工作原理，从而为发动机的设计和优化提供理论基础。

希望本文能够帮助读者更好地理解进气道原理，为相关领域的研究和实践工作提供参考。