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| 发动机性能的好坏是汽车行驶过程中的最主要因素，而发动机气缸内工作过程是一个很复杂的过程，发动机工作过程包括四个冲程：进气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，本文只对进排气过程进行研究，利用软件对发动机进排气过程进行模拟。以前主要是通过实验的方法来对发动机进排气工作过程进行研究，最后得出来的是进排气工作过程中气体流动过程中的参数，用实验的方法来研究气体的流动状态，这种方法不仅实验周期特别长而且花费特别大。同时由于实验过程中各种偶然的因素太多，故测得数据不是那么的准确，近年来随着计算机技术的不断发展和计算流体力学等理论的不断完善，研究发动机工作过程的主要方式逐渐变成了数值模拟方法（CFD），各国研究的热点主要是对发动机缸内气体流动进行瞬态数值模拟研究，因为发动机实际工作过程就是一个瞬态的过程，所以瞬态数值模拟能够直观的观察到各种流场状态在气缸内的形成，获得的流场信息更加全面准确。另外数值模拟的方法还有成本低、周期短等优点，目前，在机械设计方面，采用这种计算机辅助设计的方式已经极为普遍。在本次发动机工作过程流场模拟中，本文主要做了以下工作，对某柴油机的进气道、排气道、进气门、排气门、活塞和缸套等进行三维建模；研究了如何对进排气道、气门、气缸进行动网格划分，并通过建立程序确保进排气门与活塞运动相协调，划分网格的过程中必须使网格在模拟过程中保持良好的质量，以保证整个模拟的准确度；本文运用fluent软件对发动机整个工作过程进行了模拟仿真，不涉及到燃烧及喷雾过程，只对进排气过程中的气体流场进行模拟，分析了气体运动的速度场和压力场等参数的变化，分析结果表明：（a）在排气的过程中，在排气门开启之前，缸内压强远远大于排气道的压强，随着活塞的运动和排气门的开启，缸内的气体由于缸内压强大开始朝排气道剧烈运动，这时缸内的速度很大，然后随着缸内压强的减小，排气道内部的压强不断增大，气缸内部气体流动速度也在逐渐下降，在排气过程的最后缸内压强与排气道压强差距很小。（b）在进气的过程中，随着活塞的运动，气缸的容积在不断扩大，气缸内部压强在逐步减小，由于缸内压强相比较排气道的压强较小，大量的气体通过进气门进入气缸内部，气流流动速度开始增大，随着进气量的逐渐增大，气缸内部压强也在不断增大，最后气缸内部压强与进气道的压强差距较小，气缸内部的气流速度也在逐渐减小。（c）由前面对不同曲轴转角时气缸内部气体速度矢量云图发现，进气门在其中起到了阻流板的作用，初期在进气门与气缸壁的两侧产生了两个涡流，随后在活塞的不断运动下，两个涡流在进气过程的末期形成了一个很大的滚流，滚流的形成对发动机缸内气体的混合和燃烧起着非常有利的作用。 |
文档标签:
流体力学
