本文關(guān)鍵詞：柴油機(jī)螺旋進(jìn)氣道數(shù)字化設(shè)計(jì)方法研究

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【摘要】：隨著世界能源危機(jī)的日益嚴(yán)峻,排放法規(guī)的日益嚴(yán)格,研究高效率、低排放的發(fā)動(dòng)機(jī)勢(shì)在必行。柴油機(jī)缸內(nèi)空氣的運(yùn)動(dòng),影響著缸內(nèi)混合氣的形成、燃燒以及對(duì)外輸出的功率,進(jìn)而影響著柴油機(jī)的整體性能。設(shè)計(jì)并制造出滿足柴油機(jī)性能和排放要求的進(jìn)氣道,成為高效低污染柴油機(jī)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)之一。為此,提出了一種系統(tǒng)的柴油機(jī)螺旋進(jìn)氣道數(shù)字化設(shè)計(jì)方法,結(jié)合穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)、數(shù)值分析與試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法研究了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)氣道流通性能的影響,建立了結(jié)構(gòu)參數(shù)與流通性能之間的相關(guān)關(guān)系式,揭示了流通性能與結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系。首先,通過(guò)系統(tǒng)分析螺旋氣道幾何結(jié)構(gòu)以及氣道敏感區(qū)域?qū)獾懒魍ㄐ阅艿挠绊?確定了構(gòu)建螺旋氣道所需的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù),建立了螺旋氣道參數(shù)化數(shù)學(xué)模型,開(kāi)發(fā)了一款螺旋氣道數(shù)字化建模軟件。提出了一種以氣缸蓋結(jié)構(gòu)為約束條件,渦流比為設(shè)計(jì)目標(biāo),再進(jìn)行流量系數(shù)優(yōu)化的螺旋氣道數(shù)字化設(shè)計(jì)方法。針對(duì)一款臥式兩缸柴油機(jī)螺旋氣道的設(shè)計(jì)要求,采用螺旋氣道數(shù)字化設(shè)計(jì)方法建立了螺旋氣道數(shù)字化三維模型,進(jìn)行了模型光順性分析和流通性能分析。分析結(jié)果表明,基于數(shù)字化設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的螺旋氣道滿足光順性要求和流通性能要求,螺旋氣道數(shù)字化設(shè)計(jì)方法具有一定的可行性和通用性。其次,對(duì)氣道螺旋段、定位和入口部分的八個(gè)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行正交試驗(yàn)分析,研究關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)氣道流通性能的影響權(quán)重。在螺旋段的四個(gè)參數(shù)中,蝸殼外半徑、螺旋室高度和螺旋終止角為主要影響因素,蝸殼內(nèi)半徑為次要影響因素；在氣道定位和入口部分的四個(gè)參數(shù)中,氣道入口高度、入口寬度和橫向定位為主要影響因素,氣道縱向定位為次要影響因素。正交分析完成后,選用四個(gè)最主要的影響因素：蝸殼外半徑、螺旋室高度、入口高度和入口寬度,讓這四個(gè)參數(shù)分別與喉口直徑相除,實(shí)現(xiàn)無(wú)量綱化。研究這些參數(shù)與喉口直徑的比值變化對(duì)流通性能的影響,并分析氣道及缸內(nèi)流場(chǎng)。研究結(jié)果表明,同時(shí)采用喉口直徑與某一關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行氣道優(yōu)化的效果比只采用一個(gè)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化的效果要好。最后,采用均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,研究了蝸殼外半徑、螺旋室高度、螺旋終止角、喉口直徑與氣道流通性能之間的關(guān)系。經(jīng)回歸分析得到了關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)與渦流比、流量系數(shù)之間的相關(guān)關(guān)系式,利用得到的兩個(gè)相關(guān)關(guān)系式對(duì)螺旋氣道進(jìn)行優(yōu)化,經(jīng)過(guò)優(yōu)化,在不同氣門升程下,氣道的流通性能得到顯著改善,最大氣門升程下,渦流比從優(yōu)化前的1.826提高到1.914,流量系數(shù)從0.602提高到0.634。分析結(jié)果表明,得到的兩個(gè)相關(guān)關(guān)系式能夠很好地對(duì)渦流比和流量系數(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)和優(yōu)化,可實(shí)現(xiàn)在滿足某一最佳渦流比的前提下,流量系數(shù)最大化。
【關(guān)鍵詞】：柴油機(jī) 螺旋進(jìn)氣道 數(shù)字化設(shè)計(jì) 正交設(shè)計(jì) 均勻設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TK422
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 課題研究的目的和意義12-14
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)及現(xiàn)狀14-17
• 1.2.1 國(guó)外研究動(dòng)態(tài)及現(xiàn)狀14-16
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究動(dòng)態(tài)及現(xiàn)狀16-17
• 1.3 本課題研究的主要內(nèi)容及技術(shù)路線17-20
• 第二章 螺旋進(jìn)氣道數(shù)字化設(shè)計(jì)20-42
• 2.1 螺旋進(jìn)氣道數(shù)字化設(shè)計(jì)思路20-21
• 2.2 螺旋進(jìn)氣道結(jié)構(gòu)參數(shù)化的構(gòu)建21-30
• 2.2.1 氣缸蓋結(jié)構(gòu)對(duì)螺旋進(jìn)氣道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響22-23
• 2.2.2 缸蓋內(nèi)氣道位置的參數(shù)化構(gòu)建23-24
• 2.2.3 螺旋進(jìn)氣道數(shù)學(xué)模型的研究24-26
• 2.2.4 氣道本身幾何結(jié)構(gòu)的參數(shù)化構(gòu)建26-30
• 2.3 數(shù)字化建模軟件的開(kāi)發(fā)30-36
• 2.3.1 開(kāi)發(fā)流程30
• 2.3.2 開(kāi)發(fā)工具30-31
• 2.3.3 啟動(dòng)菜單欄31-33
• 2.3.4 用戶交互界面33-35
• 2.3.5 應(yīng)用程序35-36
• 2.4 模型質(zhì)量的檢驗(yàn)36
• 2.5 數(shù)字化設(shè)計(jì)方法的案例驗(yàn)證36-39
• 2.5.1 設(shè)計(jì)對(duì)象36-37
• 2.5.2 螺旋進(jìn)氣道參數(shù)化模型的建立37
• 2.5.3 數(shù)字化建模軟件的開(kāi)發(fā)37-38
• 2.5.4 數(shù)字化模型質(zhì)量的檢驗(yàn)38-39
• 2.6 本章小結(jié)39-42
• 第三章 螺旋進(jìn)氣道不同關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)氣道性能的影響42-66
• 3.1 螺旋氣道穩(wěn)態(tài)模擬計(jì)算與試驗(yàn)驗(yàn)證42-49
• 3.1.1 進(jìn)氣流動(dòng)數(shù)值模擬理論42-45
• 3.1.2 仿真模型的建立與試驗(yàn)驗(yàn)證45-49
• 3.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法49-50
• 3.3 螺旋段關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)氣道性能影響的正交試驗(yàn)分析50-58
• 3.3.1 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)50-52
• 3.3.2 流動(dòng)特性分析52-55
• 3.3.3 螺旋段關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)無(wú)量綱化對(duì)氣道性能的影響55-58
• 3.4 氣道定位和入口參數(shù)對(duì)氣道性能影響的正交試驗(yàn)分析58-64
• 3.4.1 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)58
• 3.4.2 流動(dòng)特性分析58-61
• 3.4.3 氣道入口關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)無(wú)量綱化對(duì)氣道性能的影響61-64
• 3.5 本章小結(jié)64-66
• 第四章 柴油機(jī)螺旋進(jìn)氣道優(yōu)化設(shè)計(jì)66-76
• 4.1 均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)66-69
• 4.2 計(jì)算結(jié)果分析69-72
• 4.2.1 數(shù)據(jù)處理方法69
• 4.2.2 回歸分析的定義69-70
• 4.2.3 回歸模型的確定70
• 4.2.4 回歸分析70-72
• 4.3 螺旋進(jìn)氣道的優(yōu)化72-75
• 4.3.1 渦流比的極值優(yōu)化72
• 4.3.2 流量系數(shù)的極值優(yōu)化72-73
• 4.3.3 渦流比與流量系數(shù)之間關(guān)系的優(yōu)化73-74
• 4.3.4 氣道及缸內(nèi)流場(chǎng)分析74-75
• 4.4 本章小結(jié)75-76
• 第五章 全文總結(jié)與展望76-78
• 5.1 全文工作總結(jié)76-77
• 5.2 進(jìn)一步工作展望77-78
• 致謝78-80
• 參考文獻(xiàn)80-86
• 附錄A 攻讀碩士學(xué)位期間參與的項(xiàng)目及發(fā)表的論文86
• 附錄1 參與項(xiàng)目86
• 附錄2 論文發(fā)表86

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：673777