應用CFD軟件對發(fā)動機氣道進行設計優(yōu)化 - 圖文-

1、設計研究DesignResearch應用CFD軟件對發(fā)動機氣道進行設計優(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)動機進排氣系統(tǒng)的氣體流動特性復雜,影響發(fā)動機的充氣效率和換氣損失,對發(fā)動機的動力性和經(jīng)濟性有重要影響。進氣道結(jié)構(gòu)復雜,關(guān)鍵部位尺寸對進氣流動影響很大,因此找到這些

2、關(guān)鍵部位并合理修改結(jié)構(gòu)是進氣道改進工作的重點。傳統(tǒng)模式下對進氣道的改進方法主要是在氣道測試臺上反復進行對比試驗,時間周期長,利用CFD/Fire技術(shù)可以對氣道的CAD模型進行流場模擬并將其可視化,能更加直觀地顯示出流動結(jié)構(gòu)的不合理之處,使氣道結(jié)構(gòu)改進更具有針對性,節(jié)省時間。1計算模型及網(wǎng)格圖1是原始氣道計算模型,為使計算更好收斂,在氣道入口加了1個正方形穩(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計算網(wǎng)格由FIRE自動網(wǎng)格生成器FAME HYBIRD生成,為保證計算精度,在氣門座圈及氣門圖1原始氣道計算模型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計算邊界條件為了與氣道穩(wěn)流試驗進行對比,保證計算的收斂性,進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)上述壓差值設置出13靜壓l為了避免進13和出口總質(zhì)量流量在計算時發(fā)生太大震蕩,初始壓力必須近似等于出口壓力邊界條件壓力。3原始氣道模型計算與試驗結(jié)果對比分析原始氣道模型計算結(jié)果和試驗結(jié)果對比:原始氣道流量實驗測試結(jié)果最大流量系數(shù)為0.53,原始氣道模型計算分析結(jié)果最大流量系數(shù)為0.53l4,說明計算結(jié)果與實驗結(jié)果是比較吻合的,同時可知該原始氣道的流

4、量系數(shù)比通常認為的理想值0.7差距較大,原始氣道有很大的改進余地。原始氣道模型計算結(jié)果分析:圖2是三維穩(wěn)態(tài)流動計算的速度剖面圖,從圖2可知,圓圈處就是氣體進入氣缸的流動分離劇烈地方,由于流動分離,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(實測0.53,當量流動面積只有240 mmz,這對于高速進氣是十分不利的。圖2原始氣道三維穩(wěn)態(tài)流動計算的速度剖面圖DesignResearch設計研究流動的當量面積由原來的240miil2增大到了330mm2,增大了33%,改進氣道與原始氣道流量系數(shù)對比如圖5所示,參考直徑原機為23.5ITnTl,新氣道為25.6叫n。4原始氣道模

5、型改進方案對原氣道的改進有2個方面: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,以消除流動分離現(xiàn)象。改進0.6氣道計算模型如圖3所示。o.5螽髏0.4刪煺0.3O.2O.1圖4改進氣道三維穩(wěn)態(tài)流動計算的速度剖面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改進氣道-ff原始氣遒流系數(shù)對比利用AVL.FIER軟件建立了原型發(fā)動機氣道CFD圖3改進氣道計算模型圖模型,對原型發(fā)動機的氣道進行了三維穩(wěn)態(tài)CFD分5改進氣道模型計算結(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后重新進行了三維穩(wěn)態(tài)流動計算,速驗,試驗結(jié)果表明,計算和實驗結(jié)果比較接近。度剖面圖如圖4所示,流動分離區(qū)消除了,同時氣道(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摩托車專用導航產(chǎn)品,該產(chǎn)品不僅具備一般的導航功能,還可為騎乘者提供跟蹤報警服務。報警功能有2種控制方式,可遙控控制,也可通過摩托車上的按鈕進行操作,即使騎乘者下車后忘記打開報警裝置,在有效距離內(nèi),仍可通過遙控開啟報警功能。騎乘者還可以提前設置好車輛的活動范圍,一旦超出設置范圍,該裝置會通過移動網(wǎng)絡向車主發(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警功能外,該裝置還設置了專門的限速報警功能,騎乘者可以根據(jù)需要設置最大時速限制,當車輛超過這個限制速度時就會自動報警。摩托車技術(shù)2008.0q 41 應用CFD軟件對發(fā)動機氣道進行設計優(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