應(yīng)用CFD軟件對發(fā)動機氣道進行設(shè)計優(yōu)化 - 圖文-

1、設(shè)計研究DesignResearch應(yīng)用CFD軟件對發(fā)動機氣道進行設(shè)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(fù)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(fù)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(fù)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?xì)獾烙嬎隳Ｐ?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?xì)獾烙嬎隳Ｐ?0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(shè)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?xì)獾滥Ｐ陀嬎闩c試驗結(jié)果對比分析原始?xì)獾滥Ｐ陀嬎憬Y(jié)果和試驗結(jié)果對比:原始?xì)獾懒髁繉嶒灉y試結(jié)果最大流量系數(shù)為0.53,原始?xì)獾滥Ｐ陀嬎惴治鼋Y(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?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余地。原始?xì)獾滥Ｐ陀嬎憬Y(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(dāng)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?xì)獾廊S穩(wěn)態(tài)流動計算的速度剖面圖DesignResearch設(shè)計研究流動的當(dāng)量面積由原來的240miil2增大到了330mm2,增大了33%,改進氣道與原始?xì)獾懒髁肯禂?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?xì)獾滥?/p>

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?xì)忮倭飨禂?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(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警服務(wù)。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(shè)置好車輛的活動范圍,一旦超出設(shè)置范圍,該裝置會通過移動網(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警功能外,該裝置還設(shè)置了專門的限速報警功能,騎乘者可以根據(jù)需要設(shè)置最大時速限制,當(dāng)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(yīng)用CFD軟件對發(fā)動機氣道進行設(shè)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