進氣道結(jié)構(gòu)對直噴汽油機混合氣形成影響的數(shù)值模擬研究.pdf

1、缸內(nèi)直噴汽油機(GDI)相較于傳統(tǒng)進氣道噴射汽油機在燃油經(jīng)濟性上具有明顯的優(yōu)勢，結(jié)合渦輪增壓、可變氣門正時、廢氣再循環(huán)等先進發(fā)動機技術(shù)，GDI技術(shù)的應用空間更廣闊，被認為是未來汽油機發(fā)展的主要方向。本文采用AVL-FIRE軟件對不同結(jié)構(gòu)的進氣道進行進氣道穩(wěn)態(tài)試驗的 CFD模擬，以及對帶有不同結(jié)構(gòu)進氣道的直噴汽油機進行發(fā)動機瞬態(tài)工作過程的模擬，研究了進氣道結(jié)構(gòu)對GDI發(fā)動機缸內(nèi)混合氣形成過程的影響，為GDI發(fā)動機進氣道的優(yōu)化設計提供參考。

2、
　　首先本文依據(jù)某GDI發(fā)動機三維計算模型完成了數(shù)值模擬結(jié)果的網(wǎng)格無關(guān)性驗證，確定本文后續(xù)計算網(wǎng)格的尺寸為0.25mm-2mm。對定容彈噴霧試驗和GDI發(fā)動機高速WOT工況下發(fā)動機工作過程進行了數(shù)值模擬，通過對比數(shù)值模擬結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)驗證了噴霧模型、燃燒模型等計算模型的準確性。
　　接著本文通過改變進氣道進口面面積和進氣道喉口面面積設計了四種不同結(jié)構(gòu)的進氣道并進行了進氣道穩(wěn)態(tài)試驗的三維CFD數(shù)值模擬。為了驗證數(shù)值模擬的可靠

3、性，筆者對其中的Case1進行了進氣道穩(wěn)態(tài)試驗，并將模擬所得進氣道流量系數(shù)與試驗所得流量系數(shù)進行對比，最大相對誤差為4.70％，仿真結(jié)果與試驗結(jié)果能較好吻合。通過對比分析進氣道穩(wěn)流試驗的CFD模擬結(jié)果，發(fā)現(xiàn)增大進氣道喉口面面積和增大進氣道進口面面積能夠提高進氣道流量系數(shù)，減小進氣道喉口面面積和減小進氣道的進口面積能提高進氣道的滾流比。
　　然后建立了帶四種不同結(jié)構(gòu)進氣道的GDI發(fā)動機模型，并對高速WOT工況的發(fā)動機工作過程進行了瞬

4、態(tài)三維CFD數(shù)值模擬分析。發(fā)現(xiàn)四種進氣道在增壓條件下進氣量基本一致，可以認為對于增壓直噴汽油機來說，進氣道的流量系數(shù)對于進氣量的影響較小。減小喉口面面積能夠增大缸內(nèi)的滾流比，減小進氣道的進口面面積也能提高進氣道的滾流比，但在增壓直噴汽油機高速WOT工況下，這種提高并不明顯。缸內(nèi)滾流比越大，缸內(nèi)流動的湍動能強度越大，越有利于形成均勻的混合氣，但對應GDI發(fā)動機的燃燒性能和排放性能并非最佳。因為滾流比和湍動能的大小更多的是直接影響到混合氣的