葉志偉，晉春倩，張超

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某汽油機進氣歧管的優(yōu)化設計

葉志偉，晉春倩，張超

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230001）

利用Fluent軟件對某型號四缸汽油機進氣歧管建立了三維數(shù)值模型，對其穩(wěn)態(tài)流場進行三維數(shù)值模擬分析，并對結果進行優(yōu)化。最終達到設計目標。

進氣歧管；CFD分析；均勻性；優(yōu)化設計

引言

進氣歧管作為發(fā)動機的重要零部件，其布置形式和結構參數(shù)對發(fā)動機的進氣量和燃燒過程有重要的影響，從而影響發(fā)動機的動力輸出和排放特性，因此進氣歧管設計非常重要。而進氣歧管的均勻性是最重要的設計指標之一。本文首先通過對模型的進氣均勻性進行CFD分析，發(fā)現(xiàn)均勻性不合格，然后對進氣歧管結構進行優(yōu)化設計，最終滿足了設計要求。

1 初版數(shù)模及仿真結果

初版模型如下圖所示。

分析進氣歧管均勻性時采用穩(wěn)態(tài)工況。計算的發(fā)動機工況點為額定工況點，邊界條件如下：

總壓：101kPa；

進口溫度：293K；

出口靜壓：97.5kPa；

湍流強度：4%

進氣形式：每缸單獨進氣。

均勻性評價指標：

流量系數(shù)偏差在±2.5%以內。

圖1 進氣歧管內腔模型

從以上分析結果可以看出，1缸流量系數(shù)偏大，流量系數(shù)偏差不滿足±2.5%的要求，需對進氣歧管結構進行優(yōu)化。

圖2 初版模型各缸壓力分布示意圖

表1 初版模型流量特性

2 優(yōu)化模型及仿真結果

圖3 優(yōu)化版模型各缸壓力分布示意圖

通過對整個進氣歧管的各缸壓力分布分析發(fā)現(xiàn)，1缸入口壓力較大，壓損較小，導致流量系數(shù)偏大?，F(xiàn)將1缸入口結構進行優(yōu)化，減小1缸入口截面積等比例縮小到初版的90%，對優(yōu)化后的模型進行分析。

對優(yōu)化后模型的進氣均勻性進行仿真，邊界條件與原模型一致，仿真結果如圖3所示。

表2 優(yōu)化版模型流量特性

從優(yōu)化模型的仿真結果可以看出，各缸的流量系數(shù)偏差均滿足±2.5%的要求，滿足了進氣歧管均勻性的設計要求。

3 結論

通過對優(yōu)化前后的進氣歧管催化劑前表面的進氣均勻性仿真分析結果可知：進氣歧管的入口截面積對進氣均勻性的影響非常重要，在對進氣歧管進行設計的過程中應重點考慮進氣歧管截面積的結構。

[1] 韓同群.電噴發(fā)動機進氣歧管的設計與開發(fā)[J].內燃機工程.2005, 26(3):22-26.

[2] 王福軍.計算流體動力學分析-CFD軟件原理與應用[M].北京:清華大學出版社.2004.

[3] 王晗,蔡憶昔,毛笑平.發(fā)動機進氣系統(tǒng)不均勻性的三維數(shù)值模擬[J].小型內燃機與摩托車,2007,36(3):41-44.

The optimization design of a Gasoline engine intake manifold

Ye Zhiwei, Jin Chunqian, Zhang Chao

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

Based on the Fluent software,a three dimensional model of intake manifold of a certain four-cylinder gasoline engine were carried out.Through the three dimensional numerical simulation and analysis of the steady flow is done,and then the optimal design of intake manifold is optimized, Finally achieve the design goal.

intake manifold; CFD analysis; uniformity; optimization design

TK402

B

1671-7988(2018)22-106-02

葉志偉，本科，工程師。就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心。從事發(fā)動機進排氣產品的研發(fā)工作。

TK402

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1671-7988(2018)22-106-02

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.22.037