文档介绍：分类号:TK422 单位代码:10110
学号:S20100454
中北大学
硕士学位论文
双对置柴油机换气过程数值模拟研究
硕士研究生高翔
指导教师张翼许俊峰
学科专业动力机械及工程
2013 年 5 月 30 日
图书分类号 TK422 密级非密
UDC
硕士学位论文
双对置柴油机换气过程数值模拟研究
高翔
指导教师张翼许俊峰
申请学位级别工学硕士
专业名称动力机械及工程
论文提交日期 2013 年月日
论文答辩日期 2013 年月日
学位授予日期年月日
论文评阅
答辩委员会主席
2013 年 5 月 30 日
原创性声明
本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在指导教师的指导下,独
立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含
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献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人
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后遵守此规定)。
签名: 日期:
导师签名: 日期:
中北大学学位论文
双对置柴油机换气过程数值模拟研究
摘要
双对置二冲程柴油机具有结构简单、功率密度高等特点,其独特的直流扫气结构能
有效提升高二冲程柴油机的扫气效率, 从而提高发动机性能。本文基于双对置二冲程柴
油机直流扫气过程的流动特点建立了该发动机换气过程三维瞬态流动计算仿真模型,应
用 AVL-FIRE 软件对该发动机在额定转速 3600rpm、最大转矩转速 2500rpm 及 1600rpm
转速下的扫气过程进行了数值模拟计算,研究转速对换气过程的影响。
首先,应用 Pro/e 软件建立进排气道、气缸和燃烧室各自的三维实体模型,将实体模
型输出为*stl 表面网格文件。其次将*stl 表面网格导入 FIRE 前处理模块中划分体积网格。
由于进、排气活塞顶面与气缸壁组成的气缸容积在换气过程中随曲轴转角的改变而变化
因此应用 FIRE 中的动网格生成工具 FAME Engine 基于前一步划分好的体积网格生成瞬
态计算需要的移动网格。最后,在求解器中设置边界条件、初始条件、控制方程及收敛
准则等参数。其中,进排气活塞顶面设为移动边界,进气口设为总压边界, 排气口设为
静压边界。所有的求解参数设置好以后,应用 FIRE v2008 求解程序进行计算。
计算完成后在 IMPRESS 后处理程序中对计算结果进行了数据处理与分析。通过对
173degCA 排气口完全打开、253degCA 排气口关闭和 268degCA 进气口关闭换气完成时
刻气缸内流体的新鲜充量、残余废气量、压力和湍流等流动参数的分析表明, 所设计结
构参数的气口在发动机中低转速下表现有更好的换气质量;采用直流扫气方式较好地避
免了新鲜充量与废气的相互掺混, 可有效提升高速双对置二冲程发动机的扫气质量。本
文对双对置二冲程发动机换气过程的三维数值模拟计算可为改善该发动机的换气质量
提供方向性指导。
关键词:双对置发动机,二冲程换气,湍流模型,AVL-FIRE,数值模拟
中北大学学位论文
Numerical Simulation Study of the Dual-opposed Diesel Engine’s
Gas Exchange Process
Abstract
The dual-opposed two-stroke diesel engine with simple configuration has a
characteristic of higher power density, its unique uniflow scavenging structure can
significantly improve the scavenging efficiency, which can lead to better engine performance.