机车柴油机进气道的仿真计算及结构优化
DLH1110柴油机螺旋进气道的优化
第45卷第4期 船海工程V d.45 No.4 2016 年 8 月SHIP&OCEAN ENGINEERING Aug.2016DOI：10. 3963/j.issn.1671-7953. 2016. 04. 023DLH1110柴油机螺旋进气道的优化贺玉海1,王旭冉1,杨恒发2,卓建煜3(1.武汉理工大学能源与动力工程学院，武汉430063; 2.广东德力柴油机有限公司，广东佛山528305;3.中国船级社船舶建造检验处，上海200135)摘要:为降低DLH1110柴油机进气流动阻力，增大缸内进气量，提出螺旋进气道设计修改方案，采用 AVL- Flr e对原气道方案和设计修改的螺旋进气道方案进行稳态数值模拟，得到气道和缸内详细的流场速度 分布信息及不同方案的Ricardo平均流量系数和R1Card o平均涡流比，气道稳流试验结果表明，不同方案进气 道稳流仿真计算数据对比可信;进气道螺旋曲面优化后可提高Ricardo平均流量系数。
关键词:柴油机;螺旋进气道;数值模拟;流量系数;涡流比中图分类号：U664. 121 文献标志码:A文章编号：1671-7953(2016)04^)098名5柴油机在进气过程中，气缸的进气充量及气 流运动状态影响着缸内过量空气系数和油气混合 均勻程度，最终影响到柴油机的功率、燃油消耗和 排放等性能指标[1]。
现代非增压柴油机提高进 气充量的技术方案主要有降低进排气系统流动阻 力和采用可变配气正时技术。
由于可变配气正时 技术结构复杂，价格昂贵，限制了其在一般柴油机 上的应用；而基于CAD/C A E的进气道结构优化 可以获得良好的流通性能和进气充量，方法简便 快捷，成本低，适用性广，在工程研究设计中得到 广泛应用[24]。
DLH1110是自然吸气立式单缸水 冷型柴油机，缸径稍小，缸径扩大后，需增大进气 量，满足柴油机性能提升的要求。
为此，以提高进 气道流量系数为主要目标，针对此型柴油机螺旋 进气道进行改进设计和稳态CFD数值模拟，得到 气道流场分布情况及相关性能指标，对比分析新 设计的3种气道方案与原机方案，并将优选方案 的试制缸盖和原机缸盖进行稳流试验对比，探讨 改变进气道螺旋曲面，提高流量系数的可行性。
发动机进气道的优化仿真
发动机进气道的优化仿真【摘要】通过对进气道内气体流动的三维数值模拟计算，可获得流量系数，气道内压力、流速等参数的空间分布，并建立气道形状、安装位置与气体流动特性（包括流量系数等）的关系，为汽车发动机进、排气道的设计与改进提供依据。
【关键词】进气道；模型；仿真1.引言进气道气流流动状态最终直接影响发动机经济性、排放性以及动力性。
因此，发动机进气道的理论研究和实际工程的设计成为发动机研究者的重要课题之一。
传统的进气道设计流程是经验设计加稳流试验台上的反复试验。
在设计开发中存在着较大的盲目性与局限性，不仅设计开发期长，耗费大，而且较难得到理想的方案。
通过对进气道内气体流动的三维数值模拟计算，可获得流量系数，气道内压力、流速等参数的空间分布，并建立气道形状、安装位置与气体流动特性（包括流量数等）的关系，为汽车发动机进、排气道的设计与改进提供依据。
2.工作流程工作流程如图1所示。
基本控制方程通常包括质量守恒方程、能量守恒方程、动量守恒方程，以及这些方程相应的定解条件。
确定离散化方法。
即确定高精度、高效率的离散化方法，具体的说就是确定针对控制方程的离散化法，如有限差分法、有限元法、有限体积法等。
这里的离散方法不仅包括微分方程的离散方法及求解方法，还包括贴体坐标的建立、边界条件的处理等。
图1 工作流程图3.模型的建立气缸直径取68mm，气缸的长度为170mm。
在进气道进口处增加一个稳压箱，作用时使进气道入口处的气流流动状态稳定，这样便在计算入口边界条件中施加了一个稳定的压力条件。
发动机进气道如图2所示，气缸简化为圆柱体，气缸盖如图3所示，进气道-气门-气缸如图4所示，最终计算用模型如图5所示。
本文采用六面体和四面体的混合网格，在稳压箱及气缸内采用六面体网格，在进气道、气门、气缸盖处采用非结构化网格。
这样既节省了运算时间，又解决了进气道处外形结构复杂区的网格划分。
将入口、出口、气缸壁面等分别创建PART，以增加边界条件；将进气道-气门-气缸盖所在空间创建BODY命名为LIVE1并保证该点在各个棉所围成的空间内，如图6所示。
用CFDCAD技术对柴油机进气管进行优化设计
应用CFD/CAD 技术对柴油机进气管进行优化设计韩同群,马祥宁(湖北汽车工业学院,湖北十堰442002)摘要:阐述了CFD/C AD 技术在发动机进气系统设计的应用,说明了商用CFD/C AD 软件具有较高的计算精度,可作为发动机的辅助设计的重要工具。
同时给出了某柴油机进气管优化设计的结果。
关键词:CFD ;C AD ;发动机进气管;优化设计中图分类号:TK 413.4 文献标识码:A 文章编号:1000-6494(2006)01-0013-04The Optimum Design of Diesel E ngine I ntake Duct byApplying CFD/CAD TechnologyH AN T ong -qun ,M A X iang -ning(Hubei Institute of Autorm obile Engineering ,Shiyan 442002,China )Abstract :In this paper ,the application of CFD/C AD technology in the design of engine intake system is presented.It concludes that commercial CFD/C AD s oftware had high simulation accuracy and can be used as an important assistant design tool.It als o gives the result of an optimum design of a certain diesel engine intake duct.K ey w ords :CFD ;C AD ;engine intake duct ;optimum design 作者简介:韩同群(1967-),男,硕士,副教授,主要从事内燃机电子控制技术研究。
应用CFD软件对发动机气道进行设计优化
４０摩托车技术２００８．０９
图４改进气道三维稳态流动计算的速度剖面
径，以增加气道的流通能力，提高转速下的充量系
ｏ．７
数ｌ ２）优化气道形状，以消除流动分离现象。改进０．６
气道计算模型如图３所示。
ｏ．５
螽 髅０．４ 删 煺０．３
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设计·研究Ｄｅｓｉｇｎ·Ｒｅｓｅａｒｃｈ
应用ＣＦＤ软件对发动机气道进行设计优化
彭北京丁维新胡军峰邓定红胡景彦 （浙江钱江摩托股份有限公司）
Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅ Ｐｏｒｔ Ｄｅｓｉｇｎ Ｕｓｉｎｇ ＣＦＤ Ｓｏｆｔｗａｒｅ
Ｐｅｎｇ Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｄｉｎｇ Ｗｅｉｘｉｎ Ｈｕ Ｊｕｎｆｅｎｇ Ｄｅｎｇ Ｄｉｎｇｈｏｎｇ Ｈｕ Ｊｉｎｇｙａｎ （Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｑｉａｎｊｉｉａｎｇ Ｍｏｔｏｒｃｙｃｌｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．）
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一新气道 ＋原气道
０
图３改进气道计算模型图
５改进气道模型计算结果
气门升程，ｍｍ 圈５改进气道－ｆｆ原始气遒流■系数对比
利用ＡＶＬ．ＦＩＥＲ软件建立了原型发动机气道ＣＦＤ 模型，对原型发动机的气道进行了三维稳态ＣＦＤ分
多缸柴油机进气歧管的仿真计算与试验研究
多缸柴油机进气歧管的仿真计算与试验研究钱多德;杨跃滨;钱叶剑;曹文霞;钱德猛【摘要】As for multi-cylinder diesel engine ,the structure of intake manifold has a great effect on the performance of air flow and intake evenness of each cylinder ,thus influencing the engine performance . The 3D computational fluid dynamics(CFD) steady calculation is performed on the intake manifold of original engine by using AVL FIRE software .The flow performance data and maximum intake un-evenness degree are obtained .The steady experiment of cylinder head with intake manifold confirms that the intake manifold’s evenness is poor .The results of flow field simulation show that the struc-ture of transition part between inlet and volume cavity is unreasonable ,which is not beneficial for air flow .The intake manifold is improved based on the obtained results .The calculation results of im-proved intake manifold show that the air flow ability and maximum intake unevenness degree are both improved compared with those of the original engine intake manifold .%对于多缸直喷柴油机，进气歧管的结构对空气流通性能和各缸进气均匀性影响很大，进而影响到整机性能。
柴油机配气机构动力学建模方法与性能仿真研究
柴油机配气机构动力学建模方法与性能仿真
研究
1 引言
柴油机配气机构的动力学建模能够有效地揭示其工作原理及运行性能。
它不仅可以用来研究引擎的控制系统，还能为柴油机配气机构的研制、设计、试验以及再制造提供有价值的信息。
有效地建立柴油机配气机构动力学建模方法和性能仿真系统，对新型柴油机配气机构研究与设计具有重要意义。
2 柴油机配气机构动力学建模
柴油机配气机构的动力学建模是将柴油机元件的零件力学，推进机构的运动学，柴油机原理图的三维立体机构及概念机构信息，用多学科仿真软件进行模拟，使之反映柴油机配气机构的动力学状态。
动力学建模的方法主要有以下几种：通过建立多体系统，控制矩阵式机构，牛顿迭代法，牛顿定律，以及离散有限元法。
3 柴油机配气机构性能仿真
柴油机配气机构性能仿真是通过柴油机配气机构的动力学建模，使用专业仿真软件，根据柴油机的空气-油流动特性，建立合理的仿真模型，计算柴油机每一步的实际工作情况，然后进行全面有效的性能分析，及时发现性能缺陷，为研发新型柴油机配气机构提供重要的参
考。
性能仿真的方法主要有以下几种：有限元分析，代数仿真，矩阵仿真，问题特定仿真，全空间仿真等。
4 结论
柴油机配气机构的动力学建模和性能仿真是柴油机研究与设计中的关键技术，它们是一种综合的技术，将动力学建模和性能仿真结合起来，能够更好地满足柴油机配气机构设计开发模拟所需要的精度要求，可以最大程度提高新型柴油机配气机构研究与设计的效率，为柴油机配气机构研发提供有价值的信息。
柴油机螺旋进气道三维数值模拟及其结构优化
柴油机螺旋进气道三维数值模拟及其结构优化张庆才;高超;王仁人【摘要】以计算流体力学(CFD)技术理论为基础,利用三维数值模拟软件AVL-Fire 分析新型6160船用柴油机螺旋进气道,得到缸内的流量系数、涡流比以及流场特性云图.通过三维建模软件CATIA将原气道不足之处改进优化,对改进后的螺旋进气道进行稳态和瞬态模拟分析与评价,结果表明:优化后的螺旋气道进气性能提高15%左右,涡流产生能力提高20%左右.%Based on the computational fluid dynamic technological theory ,the helical intake port of new-typed 6160 marine diesel engine was analyzed with AVL Fire software and the flow coefficient ,the swirl ratio and the cloud picture of flow field characteristics were acquired .The defects of original intake port were modified and optimized with the software of CATIA and then the steady and transient evaluations were conducted .The results show that the charge performance of optimized helical in-take port increases by about 15% and the generating ability of swirl flow increased by about 20% .【期刊名称】《车用发动机》【年(卷),期】2016(000)003【总页数】5页(P20-24)【关键词】计算流体动力学;螺旋进气道;数值模拟;结构优化【作者】张庆才;高超;王仁人【作者单位】齐鲁工业大学机械与汽车工程学院 ,山东济南 250353;齐鲁工业大学机械与汽车工程学院 ,山东济南 250353;齐鲁工业大学机械与汽车工程学院 ,山东济南 250353【正文语种】中文【中图分类】TK423.44柴油机在进气时，进入气缸的混合气体的质量和混合程度，气体的速度分布及涡流、滚流状况都会不同程度地影响燃烧过程，从而直接影响功率、油耗、扭矩、噪声、稳定性和排放等，因此，进气道设计的质量关系到整机的性能水平。
CA6DM2柴油机气道优化设计及工作过程仿真的开题报告
CA6DM2柴油机气道优化设计及工作过程仿真的开题报告1.选题背景与意义随着环保意识的增强和对能源利用效率的要求不断提高，发动机气道优化设计的研究变得越来越重要。
柴油机作为一种广泛应用的内燃机，其气流质量对燃烧的效率和排放的影响极为显著。
因此，进行柴油机气道优化设计并对其工作过程进行仿真分析具有重要的意义。
2.研究内容与目标本文将以CA6DM2柴油机为研究对象，针对其气道结构进行优化设计。
在设计过程中，将通过流场模拟、压力脉动分析等手段，评估设计方案的可行性和效果。
最后，以仿真方法模拟柴油机工作过程，探究优化设计对燃烧效率和排放性能的影响。
3.研究方法与技术路线本文将采用如下研究方法和技术路线：（1）柴油机气道优化设计：首先通过对引擎气流情况的分析，确定优化目标和方案，再采用三维CAD软件（如UG、CATIA等）进行气道结构的优化设计。
（2）流场模拟：使用CFD（Computational Fluid Dynamics）软件对柴油机气道进行数值模拟，研究气流的流动特性和压力分布，探究气道结构优化的效果。
（3）压力脉动分析：通过对柴油机气道内压力脉动的分析，掌握引擎气流的稳定性与气道结构的合理性，为气道优化设计提供依据。
（4）工作过程仿真：利用仿真软件（如GT-Power等）对柴油机工作过程进行模拟，并分析气道结构优化对燃烧效率和排放性能的影响。
4.预期成果本文预期研究成果包括：（1）柴油机气道的优化设计方案，具备创新性和可实施性，可以为同类发动机的设计和优化提供参考。
（2）基于CFD数值模拟的柴油机气道流场特性研究，能够进一步揭示柴油机气道结构与气流流动的内在关系，对于研究和优化内燃机的燃烧过程具有重要意义。
（3）柴油机工作过程仿真模拟结果，可以为发动机的设计和优化提供指导，也有助于探究优化设计对燃烧效率和排放性能的影响，从而提高发动机的工作效率和环保性能。
5.研究计划本文的研究计划如下：（1）开始阶段：对CA6DM2柴油机的气道结构进行分析和研究，并确定优化设计方案。
柴油机论文：柴油机进气过程的数值仿真研究
柴油机论文：柴油机进气过程的数值仿真研究【中文摘要】对柴油机而言,要使混合气形成和燃烧的过程完善,提高柴油机的动力性、经济性和排放指标,除了选择合适的进气道获取最佳涡流比外,还必须增加柴油机气缸内的进气充量,而提高进气充量与进气系统结构参数有关；所以,研究进气系统结构参数对充量的影响规律对于改善柴油机性能具有十分重要的意义。
合理设计进、排气系统是提高柴油机充气效率的有效措施之一。
进气管内气体的压力波动不仅影响进气门开启期间气缸的进气量,而且在进气门关闭后,还将影响下一循环气缸的进气量。
压力波动对气缸进气量的影响程度和进气管的长度、管径、发动机转速等因素有关。
随着计算机技术的发展,人们对进气系统的研制多采用数值模拟计算和少量试验相结合的方法。
通过正确地运用模拟计算,可以方便地对多种方案进行性能的预测和比较,分析各种因素对充气性能的影响,以判断其改进方向,最终通过少量的试验验证,就可以达到改善柴油机性能的。
论文主要研究进气系统对某单缸柴油机进气管内压力波动、进气充量和泵气损失的影响。
通过实验和模拟计算相结合的方法来合理设计进气系统的参数,有效利用进气谐振来改善进气系统的压力波动,提高发动机的充气效率,降低进气损失,进而改善柴油机性能。
首先,论文在阅读了大量与课题相关的国内外文献的基础上,系统地总结了发动机进气谐振系统的研究现状,研究了进行模拟计算所涉及的物理数学模型；其次,利用发动机一维流体计算软件AVL Boost建立了单缸柴油机的工作过程仿真模型,并通过计算结果和实验数据对模型的可靠性进行了验证；然后,利用建立的柴油机工作过程仿真模型对发动机进气系统的各零部件进行了优化计算,给出了最佳的进气系统参数；最后,为了充分利用发动机的进气动态效应,设计了一种新型的空气滤清器,并介绍了其工作原理和总体结构。
【英文摘要】For diesel engine, to improve the formation and combustion of the mixture and to improve the engine’s power, fuel economy and emissions targets, in addition to selecting the appropriate inlet swirl ratio for the best, it’s necessary to increase the gas charge into the diesel engine cylinder, while the structural parameters of the intake system has a relationship with the intake gas charge; so it’s of great significance for improving engine performance that we do some research on the influence rules of the structural parameters of the intake system on the gas charge.Rationally design the intake and exhaust system is one of the effective measures to improve the engine volumetric efficiency. The gas pressure fluctuations in the intake pipe affect the gas charge not only in the intake valve opening time but also in the intake valve closing time of the next engine cycle. The degree of influence of pressure fluctuations on the gas charge has a relationship with the intake pipe length, diameter, engine speed and otherfactors.With the development of computer technology, people prefer to use numerical simulation combined with a few experiments to develop the intake system. Through the proper use of simulation, we can easily predict and compare a variety of projects, analyze various inflation factors on engine performance, in order to determine the direction of its improvement, and in the end through a small number of test verification, we can achieve the purpose of improving diesel engine performance.This paper studies the influence of intake system of a single cylinder diesel engine on intake manifold pressure fluctuations, intake gas charge and pumping loss. Through the combination of experiment and simulation, we confirm the rational design parameters of intake system; Through the effective use of intake resonance, we improve the intake system pressure fluctuations and improve the engine volumetric efficiency and lower air intake losses, thereby improving engine performance. Firstly. I have read a lot of literature of related topics, based on a systematic summary of the engine intake resonance research, studied the simulation calculations of the physical and mathematical models; Secondly, I establish a single-cylinder diesel engine simulation model through the use of the engine one-dimensional fluid calculationsoftware AVL Boost, and validate the reliability of the model through the calculation result and the experimental data; Then, using the established simulation model of diesel engine working process, all parts of the engine intake system are optimized, and the best intake system parameters are given; Finally, in order to take full advantage of the dynamic effect of the engine intake system, I design a new type of air filter, describe the working principle and present the overall structure.【关键词】柴油机进气系统充气效率泵气损失数值仿真【英文关键词】diesel engine intake system volumetric efficiency pumping loss numerical simulation【目录】柴油机进气过程的数值仿真研究摘要9-10ABSTRACT10-11第1章绪论12-22 1.1课题的背景和意义12-13 1.2 发动机进气谐振系统研究现状13-16 1.3 发动机进气系统模拟计算研究现状16-20 1.4 本课题的主要研究内容20-22第2章 AVL Boost软件数值模拟理论基础22-42 2.1 气缸子系统高压循环过程的计算22-29 2.1.1 气缸子系统基本假设22-23 2.1.2 气缸子系统基本微分方程23-24 2.1.3燃烧放热率的计算24-25 2.1.4 气缸工作容积的计算25-26 2.1.5 传热计算26-28 2.1.6 气缸漏气损失的计算28-29 2.2 气缸子系统换气过程的计算29-34 2.2.1 进排气质量流率的计算30-33 2.2.2 进排气道传热的计算33-34 2.3 进排气子系统的计算34-40 2.3.1 进排气子系统基本假设35 2.3.2 进排气子系统基本微分方程35-36 2.3.3 管道阻力的计算36-39 2.3.4 空滤器计算模型39-40 2.4 本章小结40-42第3章柴油机工作模型的建立及验证42-52 3.1 循环模拟软件42-43 3.2 模型的建立43 3.3 参数的确定43-50 3.3.1 边界条件的确定43-44 3.3.2 平均摩擦损失压力的确定44 3.3.3 循环喷油量的确定44-45 3.3.4 各管道和元件参数的确定45-46 3.3.5 气缸模块参数确定46-50 3.4 模型的验证50-51 3.5 本章小结51-52第4章进气谐振系统的优化52-78 4.1 进气动态效应52-55 4.2 进气系统优化计算55-73 4.2.1 空滤器阻力的分析55-59 4.2.2 进气管长度的分析59-70 4.2.3 进气管直径的分析70-72 4.2.4 可变长度进气管的理论分析72-73 4.3 新型滤清器的设计73-75 4.3.1 技术背景73 4.3.2 工作原理简介73-74 4.3.3 总体结构设计74-75 4.4 本章小结75-78第5章总结与展望78-80参考文献80-84致谢84-86攻读硕士学位期间发表的学术论文及参与的科研项目86-87学位论文评阅及答辩情况表87。
基于CFD的柴油机排气道仿真与优化设计
结构与可靠性收稿日期:2009211230;修回日期:2010204216作者简介:殷玉恩(1982~),男,工程师,主要研究方向为内燃机工作过程数值模拟,E -m ai:lyi nyu en @1631co m 。
基于CFD 的柴油机排气道仿真与优化设计殷玉恩,康彦红,刘 胜,田永海(中国北方发动机研究所,山西大同037036)摘 要:建立了某柴油机排气道流体域三维模型并进行稳态CFD 计算,发现排气道流通性较差;在对排气道内部流场进行分析的基础上,指出了排气道结构上的不足之处,并针对性地进行了改进设计。
改进后排气道的仿真结果显示:排气道性能获得了较大提升。
关键词:柴油机;排气道;CFD ;优化设计中图分类号:TK42314+4 文献标识码:A 文章编号:1001-4357(2010)05-0031-03Sim u l a tion and O p tim iza ti on D esign of the D iesel Engi n e p s ExhaustPor t B ased on C FDY i n Yuen,K ang Y anhong ,L i u Sh e n g ,T ian Y ongha i (China North Engi n e Research Institute ,Shanxi D atong 037036)Abs tr a c :t The interna l fl u id do m ain 3D mode l of the exhaust port of a d i e sel engi n e was established and the steady-state CFD ca lculati o n was carried on .The resu lts sho w that the fl o w i n g perf or m ance of theexhaust port is bad .Then the deficiency is pointed out and the exhaust port is opti m ized aga i n st the defi 2ciency .The si m u lation resu lts sho w that the perf or m ance of the opti m ized exhaust port has been greatly i n creased .Ke yw ords :d iese;l exhaust por;t CFD ;opti m iz ati o n desi g n1 概 述进排气系统对发动机的充气效率和换气损失有重要影响,进而影响发动机的动力性和经济性。
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模拟计 算提供 边界条件 ， Ａ Ｌ— Ｉ Ｅ软件 为平 台 ， 用合 适 的湍流模 型和计 算 方法 以 Ｖ ＦＲ 采
对 气道 内的三维流场进行数 值模拟 ， 到 了不 同气 门升程 下详 细 的流场信 息。 气道 性 得
能评价 参数 （ 流量 系数和 涡流 比） 的计算 结果与稳 流试验 台的试验 结果吻合 较好 ， 证 验
了应 用 数 值 模 拟 方 法 评 价 气道 的 可 行 性 ； 过 流 场 分析 ， 到 了气 道 不 合 理 的 部 位 ， 通 找 提
出了气道改进措施 ， 并再次进行 了数值模 拟计算 。计 算结果表明 ， 改进后 的气道 结构在
大升程下进 气流量得 到 明显提 高 ， 气流动状 态也得 到 了很 好的改善 。 进
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摘 要 ： 了改进 １Ｖ ４ Ｚ Ｂ型 柴油机 性 能 ， 为 ６ ２０ Ｊ 借助 模拟 计算 与 气道稳 流试 验相 结合 的
方 法 ， 先 利 用 三 维 造 型 软 件 Ｕ 对 气道 进 行 实体 建 模 ， 首 Ｇ 然后 利 用 气 道 稳 流试 验 数 据 为
关 键词 ： 车 ； 油机 ； 气道 ； 值模拟 ； 构优化 机 柴 进 数 结
中图分 类号 ：Ｐ １ Ｔ ３ 文 献标识 码 ： Ｂ
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计 算机 应用
文 章 编 号 ：０ ７—６ ４ （ ０ ２ Ｏ —０ ３ ０ １０ ０ ２ ２ １ ） １ ０ ８— ５
铁道机车车辆工人 第 １ ２１ 年 １ 期 ０２ 月
机 车 柴 油机 进 气道 的仿 真计 算及 结构优 化
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