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YC6T柴油机进排气系统性能仿真及优化研究

崔洪江  
【摘要】:柴油机的进排气系统直接决定着进入气缸的新鲜空气量、气体涡流运动和排气压力波的利用,是保证燃烧质量的重要因素之一。设计良好的进排气系统可以使柴油机在一定的转速范围内增加充气量、改善燃烧过程、提高功率和扭矩,降低燃油消耗率和烟度。 本文以YC6T柴油机进排气道为研究对象,进行了试验与三维CFD仿真计算及结构优化研究。首先分别对进排气道进行稳流试验,得出进排气道在不同气门升程时的流量系数和进气道的涡流比,经计算得到进排气道Ricardo平均流量系数;其次采用逆向工程的方法获取YC6T柴油机进排气道三维几何模型,使用网格工具对进排气道三维模型进行网格划分,然后在AVL FIRE软件平台中加载边界条件、设定流体计算所需湍流模型和数学方程,完成进排气道在不同气门升程时的CFD计算。在模拟计算气体流经进气道过程时,根据流动状态设定不同区域的湍流模型,保证了模拟气体流动过程的准确性。计算值与试验值进行对比表明:采用分区域设定湍流模型的模拟计算结果精度高于全流场被单一设定为一种湍流模型。计算模型可以用来预测与评价进排气道性能;最后在充分分析了进排气道流场分布图的基础上对局部结构不合理的地方进行修改,得到气道多种结构优化方案。进气道最终结构优化方案的平均流量系数提高12%,平均涡流比也有所提高,但没有增加进气阻力,排气道的结构优化方案使平均流量系数提高9.68%。为企业提供了柴油机进排气道设计和优化的理论计算依据及工程模型。


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