應(yīng)用CFD軟件對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)氣道進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化 - 圖文-

1、設(shè)計(jì)研究DesignResearch應(yīng)用CFD軟件對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)氣道進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化彭北京丁維新胡軍峰鄧定紅胡景彥(浙江錢江摩托股份有限公司Optimization of Engine Port Design Using CFD SoftwarePeng Beijing Ding Weixin Hu Junfeng Deng Dinghong Hu Jingyan(Zhejiang Qianjiiang Motorcycle Co.,Ltd.發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣系統(tǒng)的氣體流動(dòng)特性復(fù)雜,影響發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣效率和換氣損失,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性有重要影響。進(jìn)氣道結(jié)構(gòu)復(fù)雜,關(guān)鍵部位尺寸對(duì)進(jìn)氣流動(dòng)影響很大,因此找到這些

2、關(guān)鍵部位并合理修改結(jié)構(gòu)是進(jìn)氣道改進(jìn)工作的重點(diǎn)。傳統(tǒng)模式下對(duì)進(jìn)氣道的改進(jìn)方法主要是在氣道測試臺(tái)上反復(fù)進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn),時(shí)間周期長,利用CFD/Fire技術(shù)可以對(duì)氣道的CAD模型進(jìn)行流場模擬并將其可視化,能更加直觀地顯示出流動(dòng)結(jié)構(gòu)的不合理之處,使氣道結(jié)構(gòu)改進(jìn)更具有針對(duì)性,節(jié)省時(shí)間。1計(jì)算模型及網(wǎng)格圖1是原始?xì)獾烙?jì)算模型,為使計(jì)算更好收斂,在氣道入口加了1個(gè)正方形穩(wěn)壓腔,穩(wěn)壓腔邊長為3d (d為氣道入13直徑,氣缸長度取為2.5D(D為氣缸直徑l計(jì)算網(wǎng)格由FIRE自動(dòng)網(wǎng)格生成器FAME HYBIRD生成,為保證計(jì)算精度,在氣門座圈及氣門圖1原始?xì)獾烙?jì)算模型40摩托車技術(shù)2008.09密封面等部位,最小網(wǎng)

3、格尺寸為O.5mm,穩(wěn)壓腔網(wǎng)格最大尺寸為8mm,網(wǎng)格總數(shù)約為80萬,網(wǎng)格主要由六面體單元組成,另還包括少量的五面體和四面體。2計(jì)算邊界條件為了與氣道穩(wěn)流試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比,保證計(jì)算的收斂性,進(jìn)13邊界采用總壓,其值為環(huán)境大氣壓,氣道壓差取2.5kPa,根據(jù)上述壓差值設(shè)置出13靜壓l為了避免進(jìn)13和出口總質(zhì)量流量在計(jì)算時(shí)發(fā)生太大震蕩,初始?jí)毫Ρ仨毥频扔诔隹趬毫吔鐥l件壓力。3原始?xì)獾滥Ｐ陀?jì)算與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析原始?xì)獾滥Ｐ陀?jì)算結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比:原始?xì)獾懒髁繉?shí)驗(yàn)測試結(jié)果最大流量系數(shù)為0.53,原始?xì)獾滥Ｐ陀?jì)算分析結(jié)果最大流量系數(shù)為0.53l4,說明計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果是比較吻合的,同時(shí)可知該原始?xì)獾赖牧?/p>

4、量系數(shù)比通常認(rèn)為的理想值0.7差距較大,原始?xì)獾烙泻艽蟮母倪M(jìn)余地。原始?xì)獾滥Ｐ陀?jì)算結(jié)果分析:圖2是三維穩(wěn)態(tài)流動(dòng)計(jì)算的速度剖面圖,從圖2可知,圓圈處就是氣體進(jìn)入氣缸的流動(dòng)分離劇烈地方,由于流動(dòng)分離,使氣門與座圈之間的空間沒有得到完全利用,結(jié)果顯示流量系數(shù)只有O.55(實(shí)測0.53,當(dāng)量流動(dòng)面積只有240 mmz,這對(duì)于高速進(jìn)氣是十分不利的。圖2原始?xì)獾廊S穩(wěn)態(tài)流動(dòng)計(jì)算的速度剖面圖DesignResearch設(shè)計(jì)研究流動(dòng)的當(dāng)量面積由原來的240miil2增大到了330mm2,增大了33%,改進(jìn)氣道與原始?xì)獾懒髁肯禂?shù)對(duì)比如圖5所示,參考直徑原機(jī)為23.5ITnTl,新氣道為25.6叫n。4原始?xì)獾滥?/p>

5、型改進(jìn)方案對(duì)原氣道的改進(jìn)有2個(gè)方面:1增大氣門座直徑,以增加氣道的流通能力,提高轉(zhuǎn)速下的充量系o.7數(shù)l2優(yōu)化氣道形狀,以消除流動(dòng)分離現(xiàn)象。改進(jìn)0.6氣道計(jì)算模型如圖3所示。o.5螽髏0.4刪煺0.3O.2O.1圖4改進(jìn)氣道三維穩(wěn)態(tài)流動(dòng)計(jì)算的速度剖面0.6281O.63560.5999,一二.0.tns驂31o:茹140.4586U.D”o/0.4523o35%.35660.247么,/一新氣道+原氣道/57氣門升程,mm圈5改進(jìn)氣道-ff原始?xì)忮倭飨禂?shù)對(duì)比利用AVL.FIER軟件建立了原型發(fā)動(dòng)機(jī)氣道CFD圖3改進(jìn)氣道計(jì)算模型圖模型,對(duì)原型發(fā)動(dòng)機(jī)的氣道進(jìn)行了三維穩(wěn)態(tài)CFD分5改進(jìn)氣道模型計(jì)算結(jié)

6、果鬈?磊冀;薹蓑,釜霎籌薹差:喜篡蓑薹薯囊磊萎氣道改進(jìn)后重新進(jìn)行了三維穩(wěn)態(tài)流動(dòng)計(jì)算,速驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明,計(jì)算和實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較接近。度剖面圖如圖4所示,流動(dòng)分離區(qū)消除了,同時(shí)氣道(收稿日期2008.05.05新型摩托車G PS防盜裝置研制成功近日,BikeGPSTracking公司推出了MC242摩托車專用導(dǎo)航產(chǎn)品,該產(chǎn)品不僅具備一般的導(dǎo)航功能,還可為騎乘者提供跟蹤報(bào)警服務(wù)。報(bào)警功能有2種控制方式,可遙控控制,也可通過摩托車上的按鈕進(jìn)行操作,即使騎乘者下車后忘記打開報(bào)警裝置,在有效距離內(nèi),仍可通過遙控開啟報(bào)警功能。騎乘者還可以提前設(shè)置好車輛的活動(dòng)范圍,一旦超出設(shè)置范圍,該裝置會(huì)通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)向車主發(fā)送短信或電子郵件提醒,提高了戶外停車的安全系數(shù)。除在安全方面提供報(bào)警功能外,該裝置還設(shè)置了專門的限速報(bào)警功能,騎乘者可以根據(jù)需要設(shè)置最大時(shí)速限制,當(dāng)車輛超過這個(gè)限制速度時(shí)就會(huì)自動(dòng)報(bào)警。摩托車技術(shù)2008.0q 41 應(yīng)用CFD軟件對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)氣道進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化作者:彭北京, 丁維新, 胡軍峰, 鄧定紅, 胡景彥, Peng Beijing, Ding Weixin, Hu Junfeng, Deng Dingh