王三星，李燕，卓麗穎

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某發(fā)動機(jī)進(jìn)氣歧管的優(yōu)化設(shè)計

王三星，李燕，卓麗穎

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230001）

首先對初始設(shè)計的進(jìn)氣歧管進(jìn)行CFD分析，表明各缸進(jìn)氣均勻性較差，根據(jù)問題情況對進(jìn)氣歧管做了優(yōu)化設(shè)計，再次對優(yōu)化后的進(jìn)氣歧管進(jìn)行CFD分析，分析表明：初始方案各缸流量系數(shù)偏差最大為-2.45%，進(jìn)氣均勻性較差；優(yōu)化后的流量系數(shù)偏差最大為0.92%，優(yōu)化效果明顯。進(jìn)氣歧管入口處的腔體結(jié)構(gòu)直接影響進(jìn)氣均勻性。

進(jìn)氣歧管；CFD分析；均勻性；流量系數(shù)偏差

引言

進(jìn)氣歧管的進(jìn)氣均勻性直接影響發(fā)動機(jī)的性能，評價進(jìn)氣均勻性的指標(biāo)是流量系數(shù)和流量系數(shù)偏差，流量系數(shù)偏差越小，則各缸進(jìn)入的氣體越均勻。本文首先對出版的進(jìn)氣歧管進(jìn)行了CFD分析，計算出各缸的流量系數(shù)偏差，通過數(shù)據(jù)分析找出偏差問題，對進(jìn)氣歧管喉口內(nèi)腔做結(jié)構(gòu)優(yōu)化，對優(yōu)化后的數(shù)模進(jìn)行重新分析，發(fā)現(xiàn)優(yōu)化后的進(jìn)氣歧管各缸均勻性有明顯提升。

1 初版數(shù)模及仿真結(jié)果

通過proe軟件對某發(fā)動機(jī)進(jìn)氣歧管進(jìn)行設(shè)計，初版模型如下圖所示。

圖1 初版數(shù)模

本次計算為穩(wěn)態(tài)計算，具體邊界條件如下所示：

進(jìn)口條件：總壓：1bar

出口條件：靜壓邊界：0.975bar

流量系數(shù)計算公式如下：

其中為流量系數(shù)，m為計算所得流量，m為理論流量。

各缸速度均勻性如下圖所示：

圖2 原版模型各缸氣流處速度分布

表1 原版模型各缸流量系數(shù)偏差 (%)

從以上分析結(jié)果可以看出，各缸進(jìn)氣的流量系數(shù)偏差最大值在-2.45%，要求在-2.5%~2.5%，處于較差水平，需對進(jìn)氣歧管結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。

2 優(yōu)化版模型及仿真結(jié)果

對初版模型的進(jìn)氣均勻性仿真結(jié)果可以看出初版數(shù)模的進(jìn)氣均勻性雖然滿足要求但性能較差，通過對初版模型結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)，喉口直接對準(zhǔn)2缸位置，氣流進(jìn)入穩(wěn)壓腔后會形成較多渦流，直接影響各缸進(jìn)氣效果。

圖3 優(yōu)化后的模型

現(xiàn)將進(jìn)氣歧管喉口與穩(wěn)壓腔過渡處增加圓滑過渡，保證氣流進(jìn)入穩(wěn)壓腔流向。

對優(yōu)化后模型的進(jìn)氣氣速度均勻性進(jìn)行仿真，邊界條件與原模型一致，仿真結(jié)果如下圖所示：

圖4 優(yōu)化模型各缸氣流處速度分布

表2 優(yōu)化模型各缸流量系數(shù)偏差 (%)

從優(yōu)化模型的仿真結(jié)果可以看出，各缸進(jìn)氣的流量系數(shù)偏差最大為0.92%，優(yōu)化效果明顯，有效改善了進(jìn)氣均勻性。

3 結(jié)論

通過對優(yōu)化前后的進(jìn)氣歧管進(jìn)氣均勻性仿真結(jié)果分析可知：進(jìn)氣歧管的喉口與穩(wěn)壓腔連接處內(nèi)腔結(jié)構(gòu)是影響進(jìn)氣歧管進(jìn)氣均勻性的重要因素，在對進(jìn)氣歧管進(jìn)行設(shè)計的過程中應(yīng)重點考慮進(jìn)氣歧管喉口與穩(wěn)壓腔過渡處結(jié)構(gòu)。

[1] Gillespie T D.車輛動力學(xué)基礎(chǔ)[M].北京:清華大學(xué)出版社.2006.

[2] 林學(xué)東.汽車動力匹配技術(shù):中國水利水電出版社.2010.1.

[3] 陳力,陳劭.基于AVL BOOST的發(fā)動機(jī)性能檢測與仿真研究[J].內(nèi)燃機(jī),2013,2(1):34-35.

The optimization design of a engine inlet manifold

Wang Sanxing, Li Yan, Zhuo Liying

( Anhui Jianghuai group Automobile Co., Ltd, Anhui Hefei 230001 )

Analyzing the CFD of the original inlet manifold at first, the inlet uniformity is unqualified, then the optimal design of inlet manifold is optimized, analyzing the CFD of the original inlet manifold once again, the results show that: the maximum inlet flow coefficient variation of each cylinder is -2.45% before the optimization, the air inlet uniformity is poor, the maximum inlet flow coefficient variation of each cylinder is 0.92% after the optimization, the optimization effect is obvious. The inlet uniformity is influenced by the structure of the inlet manifold cone.

inlet manifold; CFD analysis; uniformity; flow coefficient variation

B

1671-7988(2018)22-104-02

TK402

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1671-7988(2018)22-104-02

TK402

王三星，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心。主要研究發(fā)動機(jī)進(jìn)排氣及NVH設(shè)計。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.22.036