汽油机进气道造型仿真浅析
课设：基于进气道设计
基于A VL FIRE发动机进气道设计综述宋宝恒热工111班1101210142摘要：利用仿真软件FIRE建立某柴油机进气道的三维模型，对进气流动进行CFD模拟计算，再用实验验证仿真模型的准确性，对比试验与计算结果，两者吻合良好。
结果表明，CFD设计在柴油机进气道设计开发和性能评价中具有实用价值。
关键词：柴油机；FIRE；CFD ；进气道0.引言进气道是柴油机重要零部件之一，它的几何形状对提高柴油机的充气效率、改善燃烧性能和降低排放指标具有十分重要的影响。
传统进气道设计主要采用经验设计和反复试验相结合，气道形状须经多次修正。
近年来，随着计算机技术的迅速发展，特别是计算机存储量和计算速度的提高以及CAD技术的逐步完善，计算流体力学CFD已经成为目前解决三维流动问题尤其是设计进气道的重要手段。
本文主要是对利用仿真软件FIRE建立柴油机进气道的三维仿真模型，并进行相关数值模拟计算的一篇综述，仿真计算后的结果经修正和实验验证后，结果表明，CFD技术的应用有益于克服传统设计带来的盲目性和局限性，省时，成本低，具有理论指导意义，为柴油机的性能优化提供了新途径。
1.几何模型建立利用CAD或者PROE构建所需进气道模型，如王志等人的《基于CAD/CAM/CFD的发动机气道研究》一文中，利用气道CAD造型，完成集气腔造型、气道曲面造型、合并气道型芯设计。
2.计算模型的建立为了获得新设计气道的涡流比和流通系数，且使计算结果与试验结果具有可比性，应在试验台条件下建立模型。
在稳流试验台上，模拟气缸的长度一般取为2.5D。
将三维气道几何模型输入FIRE软件中，建立气道内气体流动的数学模型，计算出气道内的三维流动，分析流动特性，提供给缸内研究。
3.网格的划分应用FIRE的FAME技术进行网格划分处理，网格类型包括四面体和六面体的混合型。
CFD流场计算的时间和网格数有密切关系，在王瑜芳、袁兆成的《柴油机进气道流场模拟及参数变动研究》一文中，为了保证其模拟计算精度及气道的螺旋断、气门座、气门及气门喉口出网格进行了加密，总网格数约为45万。
25.汽油机进气歧管CFD分析与改进
汽油机进气歧管CFD分析与改进CFD Analysis and Improvement of Intake Manifoldfor a Gasoline Engine汪源利王伟民蔡志强（东风汽车公司技术中心湖北武汉 430056）摘要：本文对某款汽油机的进气歧管进行稳流试验，利用CDAJ公司的STAR-CCM+软件建立进气歧管分析模型，以试验数据来标定流动模型，同时对改进后的进气歧管的流动特性进行CFD分析，分别计算出两种进气歧管的最大不均匀度。
结果表明改进后的不均匀度得到一定的降低，更有利于提高发动机进气和燃烧的质量。
关键词：汽油机 进气歧管 数值模拟 STAR-CCM+Abstract：The steady flow test was applied in the intake manifold of gasoline engine in this paper. The analysis model of intake manifold was made by STAR-CCM+, and then was calibrated by the test data. At the same time, some CFD simulation of the improved intake manifold had been done in order to study its flow characteristic, max unevenness of the two models were also calculated. Results showed that the improved model was better than old model, and it was more conducive to raising the quality of engine intake and combustion. Keywords：gasoline engine; intake manifold; numerical simulation; STAR-CCM+1前言在轿车用汽油机上，进气歧管是进气系统最重要的部件，其进气的不均匀性将直接影响到各缸空气与燃油的混合程度，从而影响燃烧过程的组织，使各缸的燃烧过程产生差异，最终影响到整机性能。
基于WAVE模型的某车用汽油机进气系统优化设计
基于WAVE模型的某车用汽油机进气系统优化设计汽油机的进气系统是其能效和排放的关键之一。
优化进气系统设计可以提高内燃机性能和燃油经济性。
本文将采用WAVE模型来进行某车用汽油机进气系统的优化设计。
1. WAVE模型简介WAVE模型（Wave Action in the Vehicular Environment）是一种模拟汽车内部流动的计算模型。
它考虑了气体流动的各种因素，包括压力波、惯性波、熵波等。
该模型模拟汽车内部流动的过程非常精确，可以用于设计各种汽车部件。
2.现状分析某车用汽油机的进气系统由进气管、空气滤清器、节气门组成，进气流程受到中空气室、气门和活塞等参数的影响。
该汽油机进气系统存在以下问题：（1）进气管长度不足，进口处存在阻力，影响进气量。
（2）空气滤清器设计不合理，阻力大。
（3）节气门开度过大或过小，影响进气流量。
（4）气门大小和活塞面积不匹配，导致气门开度不够，影响进气效率。
（5）进气死区存在过大，新鲜空气无法快速充斥缸内。
3. 优化设计（1）加长进气管长度，适当开口角度。
通过WAVE模型仿真，探究不同长度、开口角度对进气量的影响。
选择合适的进气管设计，并考虑加入可拆卸式某种材质的进气喉，使其方便拆卸和清洁。
（2）优化空气滤清器。
加大空气滤清器的面积，采用更为优质的滤芯材料，以减小阻力，提高进气量; 另外也提高车内的氛围，避免因为尘埃等杂质影响驾驶人员的健康。
（3）通过WAVE模型仿真，确定最佳节气门开度。
合理安排节气门开度（不同转速下）和曲线的匹配，控制空燃比，提高燃油燃烧效率。
（4）增大气门直径和会腔直径，使其与作用面积更加匹配。
在确保燃油经济性的条件下，提高进气效率。
此外，还应采用排气管和进气死区的协同设计，消除死区和反复冲击现象，达到更好的进气效果。
4. 结论本文采用WAVE模型对某车用汽油机进气系统进行优化设计，得出了以下结论：（1）进气管长度和开口角度对进气系统性能有显著影响，可以通过进气喉的更换或不同角度的设计来加以改善。
进气道.完美版PPT
❖ 站位分析 由于气流在唇口突然改变流动方向和撞击壳体而引起的
在对流层内, 随着飞行高度H的增高, 大气温度下降, 所以冲压比上升； 压气机转速n越高, 进入发动机的空气流量越多
0－0截面 大进气气密 道度进ρ口, 流飞动行模速型度(V流和线压谱气) 机的转速n
气通流常流 采过用进圆气头道较外厚壁的面唇进时口，, 气也使存气道在流粘前不性易气摩离擦体流损。失未和受分离扰损失动处 的截面 大气密度受大气温度和飞行高度H的影响
描写流场均匀度的参数是畸变指数。
D
p p * 1,ma x
* 1,min
p1*
p 1,max —进气道出口气流总压的最大值
p 1,min —进气道出口气流总压的最小值
p 1
—进气道出口气流总压的平均值
9
冲压比πi
进气道出口处的总压与远前方气流静压的比值
表达式
* i
p
* 1
p0
冲压比越大, 表示空气在压气机前的冲压压缩程度越大
表达式
i
A0 A01
q(Ma01) q(Ma)
φi代表进气道流通能力的大小。即流过进气道的实际流量 与捕捉流量（最大可能空气流量）的比值。
14
Hale Waihona Puke 流量系数φi 的变化规律当在地面工作时: V＝０ Ma＝ ０, A0＝∞, φi＝∞
第二章进气道
1
进气道
发动机在试车台上试车
2
❖ 进气道的功用
在各种状态下, 将足够量的空气, 以最小的流动损失, 顺利地 引入压气机,并在压气机进口形成均匀的流场以避免压气机 叶片的振动和压气机失速;
当压气机进口处的气流马赫数小于飞行马赫数时, 通过冲压 压缩空气, 提高空气的压力。
发动机部件-进气道
发动机部件.进气道1.简介进气道是发动机中的重要部件之一，其主要功能是引入空气与燃油混合供给发动机燃烧，以产生动力。
2.进气道分类2.1 直喷进气道直喷进气道采用喷油器将燃油直接喷射到缸内，实现汽油直接喷射燃烧的技术，提高了燃烧效率和动力性能。
2.2 间接喷射进气道间接喷射进气道使用喷油嘴将燃油喷入进气道，然后与空气混合进入缸内燃烧。
2.3 进气道布局进气道的布局可以分为直列布局、V形布局和W形布局等多种形式，根据发动机设计和性能需求进行选择。
3.进气道构成3.1 进气管进气管连接发动机与进气滤清器，通过管道将空气引入发动机供给燃烧。
3.2 进气滤清器进气滤清器用于过滤空气中的颗粒物和污染物，保持进气道的清洁，并延长发动机寿命。
3.3 进气歧管进气歧管将进气管中的空气分流到不同的气缸，保证每个气缸能够得到充分的进气，并平衡气缸间的压力。
3.4 进气阀门进气阀门用于控制空气的流量和进入缸内的时间，确保正確的燃烧条件和发动机功率输出。
4.进气道管理系统4.1 进气门控制系统进气门控制系统通过调节进气阀门的开闭时间和幅度，实现进气量的控制和气缸充填的优化，提高燃烧效率。
4.2 进气压力调节器进气压力调节器用于调节进气管中的空气压力，以保证空燃比的稳定。
5.附件本文档附带以下附件：●进气道示意图●进气道布局图●进气道构成部件清单●进气道管理系统结构图6.法律名词及注释●进气道：指引入空气与燃油混合供给发动机燃烧的管道系统。
●直喷进气道：采用喷油器将燃油直接喷射到缸内的进气道。
●间接喷射进气道：使用喷油嘴将燃油喷入进气道，然后与空气混合进入缸内燃烧的进气道。
●进气管：连接发动机与进气滤清器的管道，将空气引入发动机供给燃烧。
●进气滤清器：用于过滤空气中的颗粒物和污染物的装置，用于保持进气道的清洁和延长发动机寿命。
●进气歧管：将进气管中的空气分流到不同的气缸并平衡气缸间的压力的部件。
●进气阀门：用于控制空气流量和进入缸内时间的阀门，以确保正常燃烧条件和发动机功率输出。
低压缸内直喷汽油机进气动态特性建模仿真与实验验证
低压缸内直喷汽油机进气动态特性建模仿真与实验验证
王齐英;胡东宁;刘娜
【期刊名称】《小型内燃机与摩托车》
【年(卷),期】2015(044)004
【摘要】根据直喷汽油机的实际工作过程,通过质量守恒方程、理想气体状态方程和速度-密度方程,运用平均值建模方法建立了电控燃油喷射汽油机进气管内空气动态特性模型,并且通过稳态试验数据确定了模型待定参数.然后用Matlab/Simulink 对模型做模拟仿真.最后分别在稳态和瞬态工况下将仿真结果与台架试验结果进行对比,分析模型能否满足控制过程的实时性要求.台架试验和仿真结果的对比表明:该模型精度高,无论是在稳态还是在瞬态工况下,都能很准确地预测进气流量,可用到有关空燃比控制的设计中.
【总页数】4页(P45-48)
【作者】王齐英;胡东宁;刘娜
【作者单位】天津大学内燃机研究所天津300072;天津大学内燃机研究所天津300072;天津大学内燃机研究所天津300072
【正文语种】中文
【中图分类】TK411+.24
【相关文献】
1.基于Modelica的汽车转向系统建模仿真及实验验证 [J], 莫以为;周勇;黄伟
2.低压旋涡风机进气口的实验研究 [J], 赵复荣;祁大同;曹淑珍;邹林
3.感应式起动发电机暂态建模仿真研究与实验验证 [J], 齐超
4.四回路保护阀启闭特性检测系统建模仿真与实验验证 [J], 范伟军;赵晨馨;毛民;郭斌;张培培
5.低压空气辅助缸内直喷汽油机进气道设计 [J], 胡春明;武珊;詹樟松;于勇;吕永;张巍
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高空舱发动机进气道收缩曲线的仿真分析
高空舱发动机进气道收缩曲线的仿真分析作者：窦立杨来源：《科学与财富》2020年第03期摘要：通过CFD模拟高空舱不同形式发动机进气道的气流流场，分析了不同收缩曲线下写上哪几种收缩曲线，流场的速度不均匀性、总压波动量、边界层厚度。
模拟结果显示，同样进出口条件下，双三曲线形式的收缩段，边界层厚度最低，试验段核心气流更均匀，为高空舱收缩段选型提供了参考依据。
关键词：收缩段;收缩曲线;边界层;速度不均匀性;总压波动量0引言良好的气流品质对于高空舱模拟试验十分重要。
发动机进气道是高空舱的重要部件，它的主要作用是不仅使来自前室的气流均匀加速，而且能提高试验段的气流品质，即改善流场的均匀性、稳定性，降低湍流度。
发动机进气道设性能的优劣主要取决于两个因素：一是收缩比，二是收缩曲线。
高空舱在流量测量段进行流量测量，进行调试时需对进气道的附面层进行测量、修正，再进行流量的标定。
因此，边界层厚度也是发动机进气道形式选择的必要考虑因素之一。
本文在发动机进气道的进出口径、长度、收缩比一定的情况下，通过仿真实验对比分析了四种收缩曲线的边界层厚度、速度不均匀度、总压波动量。
模拟实验结果显示，双三曲线形式的收缩段，边界层厚度最低，试验段核心气流更均匀，这一结论可以为后续实际应用提供参考。
1收缩曲线选型目前高空舱发动机进气道型式主要有维氏曲线、双三曲线、五次曲线以及双扭曲线，分别可表示为：（1）维辛斯基曲线公式如下：式中： Hi为收缩段进口截面半径，H0为出口截面半径，h为轴向距离为x处的截面高度，a = ; ; ; ; ; ，L为收缩段长度。
（2）双三次曲线公式如下：（3）五次方曲线公式如下：其中，η=-10ε3+15ε4-6ε5，ε=x/L。
公式（1）-（3）中 Hi表示收缩段进口截面半径，H0为出口截面半径，h为轴向距离为x处的截面高度，a = √3L，L为收缩段长度。
双扭线型面公式如下：（x2+y2 ）2=a2 （x2-y2 ）ρ2=a2 ;cos2θ2几何模型以维辛斯基、双三次和五次曲线为气动轮廓，建立收缩段二维模型，收缩段入口直径R为9.5m，出口直径r为民机流量管直径3.4m，总长L=24m;收缩曲线前长度为3.9m，为最后整流网距收缩曲线的距离;收缩曲线轴线长度6.5m。
超音速进气道三维流场数值仿真与性能分析
例， 不仅要求其具有攻击 防区外远程或超 远程敌 方纵深 目标
的能力 ， 还要求其提高 自身 战场主动权 和火 力系统 的 自身生 存能力 。因此 ， 提高传统弹药 的射程 问题 已经成 为当今 战术 武器研究 的新 热点 ， 并受到世 界各 国的重视 。冲压发动 机凭 借其构 造简单 、 量轻 、 积小 、 重 体 推重 比大 、 成本 低等 一 系列
Ｗ ＡＮＧ Ｘｉｏ～ｒｎ ＪＡＮ Ｇｅ ａ ｏ ｇ，Ｉ Ｇ ｎ—ｚ ｕ， ＨＯＵ Ｃ ａ ｇ—ｓ ｅ ｇ ｈ Ｚ ｈｎ ｈｎ
（ ｏ ｅｅｏ ｅｈｎｃｌ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｎ Ｕ Ｔ， ａｊ ｇＪ ｎ ｓ １０ ４ ｈｎ ） Ｃ ｌ ｇ ｆＭ ｃ ａｉ ｇ ｅｉ ， Ｊ Ｓ Ｎ ｎｉ ｉ ｇｕ２ ０ ９ ，Ｃ ｉａ ｌ ａＥ ｎ ｎ ｎ ａ ＡＢ Ｔ ＡＣＴ：ｏｍｎｍｉ ｅｉａ ｃｓ ｆａ ｊｔ ｓｉｅ ｒ ｅｔｅａｄｅｐｃ ｌ ｐｒ ｎｃｉ ｅ ｃｎｉ ｒｖ ｅｆｅ ＳＲ Ｔ ｉｉ ｚ ｒｓ ｔ ｅ ｍｅ ａｓ ｔ ｐｏ ｃｉ ｎ ｓｅｉ ｌ ｓ ｅｓ ｉ ｎ ｔ ａ ｏｅ ｈ ｒ ｅ ｓｎ ｏｒ ｓｄ ｊ ｌ ａｙ ｕ ｏ ｌ ｍｐ ｔ ｉ
击ｆ ＋ ， ＋ （ ＋ （ （ 告， Ｓ ） ） ）
＝０ 。
０ 唧 ２－ 。 １ － ＊ ０ １
式 中， 西为通用变量 ， 代表 ／Ｖ 、 Ｚ 、 Ｔ等求解 变量 ； 为广 义扩 ． ， Ｆ 散系数 ； 为广义源项。 定常情况下 ，
数值计算方法采用有 限体积法 ， 对式 （ ）中的对流项 采 １ 用二阶迎风离散格式进行离散 ， 对粘性项 采用 中心差分格式 离散。 初始条件处处为常数 即等 于来流 条件。 １边 界条件 进５ １ 设为压力远场 。 口边 界条件 ， 出 对于超声速一律外 推 ； 面采 壁 用无滑移绝热 固壁条件 ， ｕ ＝ ＝Ｗ ＝０ 即 。
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汽油机进气道造型仿真浅析
汽油机是当今世界上最为普遍的内燃机类型之一，其工作原理是通过燃烧汽油产生高
温高压气体推动活塞运动，从而驱动汽车等交通工具运行。而汽油机的进气道造型对其工
作性能具有重要影响，因此进气道的设计和仿真是汽油机研发过程中至关重要的一环。本
文将从进气道的基本构造、仿真方法以及影响因素等方面对汽油机进气道造型进行浅析。
一、汽油机进气道的基本构造
汽油机的进气道是指将外界空气引入到发动机内部的通道，其基本构造一般包括进气
管、进气口和气缸。汽油机进气道的设计应当具有以下几个基本特点：1. 通畅性：进气
道的截面积和长度应当能够满足汽油机在各种工况下需要的空气流量，保证进气道通畅无
阻。2. 均匀性：进气道应当能够使得空气均匀地分布到各气缸中，避免气缸之间发生不
平衡燃烧。3. 收尘性：进气道的设计应当考虑到汽油机工作环境中可能存在的尘土等颗
粒物，保证进气道的通畅性和清洁性。基于这些基本特点，不同汽油机的进气道设计会有
所差异，但进气道的设计应当能够促进空气流动和填充气缸，提高气缸的充填效率和性
能。
二、汽油机进气道仿真方法
为了更好地理解、设计和优化汽油机进气道，工程师们开发了各种各样的仿真方法。
计算流体动力学（CFD）是目前应用最为广泛的一种方法。CFD是基于数值计算原理的一种
流体力学仿真技术，通过对物理模型进行离散化处理，然后利用计算机对其进行求解，从
而得到该模型在不同工况下的流场、温度、压力等物理特性。在汽油机进气道设计中，
CFD技术可以用来模拟进气流动、温度分布、压力损失等，从而评估不同设计方案的性能
和效果。通过CFD仿真，工程师们可以更好地了解流场特性、优化进气道设计，并预测进
气道在不同工况下的工作性能。
除了CFD技术外，还有一些其他的仿真方法也可以用于汽油机进气道的设计和优化，
比如有限元分析（FEA）、多孔介质模拟等。这些方法各有特点，可以辅助工程师们更全面
地了解进气道的工作特性和优化方向，从而提高汽油机的整体性能和效率。
三、汽油机进气道造型的影响因素
在汽油机进气道设计和仿真过程中，有许多因素会对进气道的性能产生影响。以下将
从流动特性、湍流程度和入口设计等方面对汽油机进气道造型的影响因素进行简要介绍。
1. 流动特性：流动特性是汽油机进气道性能的重要因素，其直接影响了空气的流动
速度、进气道的压降等。通常情况下，进气道的流动特性应当能够确保足够的空气流量，
以满足汽油机在各种工况下的需要。还需要考虑流动的稳定性和均匀性，以保证汽油机的
工作效率和排放性能。
2. 湍流程度：湍流是流体动力学中的一种复杂流动形式，其在汽油机进气道中的存
在会对空气的混合和传输产生一定影响。通常情况下，湍流程度越大，汽油机的充填效率
和性能也越好。在进气道的设计中，工程师们需要合理地控制进气道的流动状态，以提高
进气道的充填效率和性能。
3. 入口设计：进气口的设计会直接影响空气的进入和流动，因此在汽油机进气道设
计中，入口的位置、形状和尺寸都需要被合理地考虑。合理的入口设计可以提高空气的流
动速度和稳定性，以及减少进气道的压降和噪音，从而提高汽油机的整体性能。
四、结语
汽油机进气道造型的设计和仿真是汽油机研发过程中的重要环节，其设计质量和性能
直接关系到汽油机的工作效率、排放性能以及燃油消耗等。通过本文的浅析，相信读者们
已经对汽油机进气道的基本构造、仿真方法和影响因素有了一定的了解。未来，随着汽车
工业的不断发展和进步，汽油机进气道的设计和仿真技术也将会不断得到改进和完善，为
汽油机的性能和效率提供更好的支持。