发动机UNIVER气缸内动态流场研究
随着发动机性能的提高,缸内气体流动的研究越来越被人们所重视,然而由于UNIVER气缸封闭、空间狭小,工质状态瞬息万变,单靠试验很难得到有关缸内流动全面信息,因此利用完善的数学模型,模拟发动机的瞬时工作过程可以弥补试验研究的不足。多维数值模拟方法可以详细描述进气道和UNIVER气缸内局部流动状态,为柴油机缸内的气体流动研究提供了良好的研究手段。

发动机UNIVER气缸内动态流场研究       利用CATIA软件建立发动机的气道-气门-UNIVER气缸的三维几何模型。利用AVL公司开发的FIRE软件中FAME ENGINE PLUS(FEP)模块,建立了模拟柴油机缸内进气流动和压缩过程的三维动态网格,根据发动机的工作特性,选取合适的计算模型和方法,模拟计算了发动机的进气和压缩过程,得到了不同曲轴转角下UNIVER气缸内的速度场、压力场、温度场等分布结果,通过对柴油机进气和压缩流动过程中各阶段流动特征、湍动能的生成与耗散过程以及气体的分布情况分析,研究了不同曲轴转角下UNIVER气缸内流体的速度、压力分布和变化规律,为发动机系统的优化,使进气与喷油达到*配合提供了理论依据。针对发动机设计中螺纹联接强度计算的问题,采用有限元通用程序ABAQU S/STANDARD,研究UNIVER气缸体螺纹区域强度准确计算的方案,即通过简化后的装配体模型计算螺栓在工作载荷下的受力,然后将获得的螺栓受力做为载荷边界条件施加在带螺纹的局部模型中,计算螺栓和缸体螺纹区域的应力.网格划分时,在局部模型中将缸体简化,并将螺柱分为两部分,之后皆用六面体单元进行网格划分以减小计算量、提高准确性.zui后通过实例对某UNIVER气缸体螺纹区域在预紧状态、峰值燃烧压力作用下的应力进行计算与分析,验证该计算方案的可行性.该方案为今后发动机的螺纹联接设计和计算提供一条可行的路径,且对相关的工程实际应用具有很强的指导意义.对额定转速工况的缸内流场及zui大扭矩工况流场的计算结果表明,转速变大,缸内zui大速度和挤流、涡流等气流运动会明显得到加强;在高转速情况下,缸内气流的平均温度平均速度以及湍流动能都要高于在低转速的工况;湍流强度的增大可以提高瞬时的燃烧率,缩短燃烧持续期,从而提高了发动机的热效率。