空氣濾清器為發(fā)動(dòng)機(jī)提供充足、干凈的空氣,其性能優(yōu)劣不但影響發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性和使用壽命,而且很大程度上影響其動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性等。如何改善濾清器內(nèi)部流場(chǎng)特性,降低氣流流動(dòng)阻力是提高過濾效率、延長(zhǎng)過濾壽命、提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性與燃油經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵。然而,由于空氣濾清器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及工作時(shí)的工作狀況復(fù)雜多變,僅僅通過實(shí)驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)來獲得濾清器內(nèi)部的真實(shí)氣流流動(dòng)特性是非常困難的,而且成本高,時(shí)間長(zhǎng),不能獲得內(nèi)部氣流流動(dòng)的全面數(shù)據(jù)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在工業(yè)研發(fā)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的普遍運(yùn)用,利用計(jì)算分析軟件來分析多變的內(nèi)部流場(chǎng)特性是現(xiàn)在應(yīng)用最為廣泛一種手段。在進(jìn)行濾清器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí),運(yùn)用計(jì)算流體力學(xué)CFD(Computational Fluid Dynamics)分析軟件進(jìn)行仿真分析,大大提高了分析效率,分析結(jié)果更加準(zhǔn)確全面。本文針對(duì)一款柴油皮卡車空氣濾清器流動(dòng)阻力大的問題提出結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。首先,使用UG建模軟件建立了空氣濾清器的實(shí)體模型,接著對(duì)其進(jìn)行必要的簡(jiǎn)化和幾何清理后劃分網(wǎng)格,再合理地設(shè)定邊界約束條件。在ANSYS Fluent仿真分析軟件中,采用SIMPLE算法和標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型,對(duì)濾清器殼體內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行模擬仿真。得到了該濾清器內(nèi)部氣流的速度和壓力等物理量的圖文結(jié)果,并分析了其內(nèi)部流場(chǎng)特性。最后,依據(jù)仿真分析結(jié)果,對(duì)濾清器的進(jìn)出氣口面積、進(jìn)出氣口位置以及進(jìn)出口圓角處理等進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn),并對(duì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的模型再次模擬仿真。另外,還對(duì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的空氣濾清器進(jìn)行了樣品試制,將試制后的兩個(gè)樣品委托國(guó)家機(jī)動(dòng)車質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心(重慶)進(jìn)行檢驗(yàn)。優(yōu)化后的仿真分析結(jié)果和試制樣品的檢驗(yàn)報(bào)告都表明:優(yōu)化后的濾清器流場(chǎng)均勻性得到了明顯改善,進(jìn)、出口的壓差明顯降低,同時(shí)也驗(yàn)證了此優(yōu)化方案是合理可行的。
【學(xué)位單位】：江西農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U464.134.4
【部分圖文】：

貨車或工程機(jī)械上使用。（2）油浴式油浴式空氣濾清器如圖2.1所示。其底部裝了一個(gè)機(jī)油盤，空氣到達(dá)濾芯之前，在轉(zhuǎn)彎處先經(jīng)過機(jī)油表面，利用空氣氣流流速快速?zèng)_向機(jī)油，在氣流改變方向時(shí)，由于慣性作用而使大顆粒雜質(zhì)被甩出，空氣與油面接觸時(shí)塵土被油液粘住。氣流以一定速度沖擊油面，被沖擊的油霧隨空氣氣流一起流經(jīng)濾芯，且粘在濾清器的濾芯上，使濾芯不斷濕潤(rùn)�？諝饬鬟^濾芯的時(shí)候，灰塵則會(huì)被濕潤(rùn)的濾芯再次粘著，以實(shí)現(xiàn)過濾吸入空氣中塵土的目的[21]。 部分商用汽車采用這種方式。這種濾清器的最大的好處就是濾芯臟污了可以清洗，洗干凈后可以繼續(xù)在發(fā)動(dòng)機(jī)上使用；缺點(diǎn)是過濾效果不佳，維護(hù)周期較短，且消耗機(jī)油[22]。現(xiàn)在單級(jí)式濾清器非常少使用這種

圖 2.1 油浴式空氣濾清器Fig. 2.1 Oil bath air filter作過程是當(dāng)空氣流經(jīng)金屬濾網(wǎng)或紙質(zhì)濾芯時(shí)，微小孔阻擋而達(dá)到過濾的效果。這種濾清方式常好[23]。典型的干過濾濾紙式空氣濾清器如圖制造維護(hù)費(fèi)用低、更換便捷等特點(diǎn)，大部分的

圖 2.3 空氣濾清器的結(jié)構(gòu)Fig. 2.3 Structure of air filter器的工作過程發(fā)動(dòng)機(jī)吸氣行程，空氣經(jīng)濾清器殼體土和顆粒雜質(zhì)被多孔濾紙濾清或吸附新鮮空氣，再?gòu)纳蠚んw的出氣口流出動(dòng)機(jī)燃燒室， 如圖 2.4 所示。
【參考文獻(xiàn)】

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