开题报告---G4135柴油机缸内瞬态流场计算

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1、 毕业设计开题报告 学学 生生 姓姓 名：名： 学学 号：号： 学学 院 、 系院 、 系 ： 机电工程学院车辆与动力工程系 专专 业业 ： 热能与动力工程 设设 计计 题题 目目： G4135 柴油机缸内瞬态流场计算 指 导 教 师指 导 教 师 : 毕毕 业业 设设 计计 开开 题题 报报 告告 1结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写 2000 字左右的文 献综述： 文文 献献 综综 述述 一、一、内燃机内气体流动概述内燃机内气体流动概述 内燃机内的气体流动包括气缸、进排气管系以及涡轮增压器等。不同物理域内的 流动问题，气缸内气体流动对内燃机性能的影响至关重要。详细的缸内流场信息，

2、是 内燃机性能研究的重要内容。由于结构和热力过程的特殊性，使内燃机缸内的气体流 动与工程上一般形状较为规则的物理域流场有很大的不同，具有强压缩，强瞬变，强 旋流，各向异性的流动特征，因此，内燃机缸内气体流动的研究一直是内燃机理论研 究中的难点之一。具体表现在 ：内燃机缸内气体的流动包含着尺度非常复杂，瞬变 性极强，分布极不均匀的湍流流动，对喷雾混合过程，湍流燃烧过程产生极其重要的 影响，但其生成机理迄今并不十分清楚 ，是模拟中难以解决的重要问题；其次，缸 内气体流动存在着复杂的约束边界 （如各形状的燃烧室） 及换热边界 （如水冷式缸套） ， 其边界条件的描述与处理直接关系到流场定解问题的准确性

3、， 边值的正确确定也不以 解决，是需要着力研究的问题；第三，流场物理域边界瞬时有变化（如气门、活塞运 动） ，流场容积不固定，也给模拟研究带来问题。由于这些问题在计算流体力学中也 属于前沿问题，因此在讨论热力过程模拟时，仅仅是为了求得整机综合性能参数的匹 配，将对缸内流场作以简化 12 。 气缸内气体的流动，供油系统以及燃烧室形状之间的优化匹配是实现高效低功 率低污染燃烧的关键。内燃机缸内气流的流动十分复杂，是典型的三维不定常 流动， 发动机的结构参数（进气管路，气门机构，燃烧室形状等）以及运转参数（转速，进、 排气管内的压力等）都对气缸内的气体流动产生影响，因此近几十年来对内燃机燃烧 过程的

4、研究都把相当大的精力花在对气缸内气体流动的研究上。 计算流体力学（CFD） 研究的进展也可以对内燃机汽缸内的气体流动进行三维计算。CFD 的方法作为一种辅 助设计的手段具有周期短，见效快费用低，信息量大，适用性强，能充分反映几何形 状对气体流动状况的影响，又便于多方案比较等特点，是研究内燃机内流动过程的重 要途径 3 。 内燃机缸内气体流动的形式有涡流运动和滚流运动两种形式， 它们对混合气的形 成和燃烧过程具有决定性作用，同时影响着发动机的动力性、经济性、燃烧噪声和有 害气体的排放。 二、二、瞬态特性的研究瞬态特性的研究 当前，研究瞬态过程大体上有两条途径，即：实验研究和模拟计算。试验为计算 提供初始数据，也是最终验证计算结果与否的重要手段，没有必要的试验，模拟计算 是无法进行的。但是由于瞬态特性的特点，瞬态试验比稳态实验困难得多，为了比较 某些结构参数改变对内燃机瞬态特性的影响，有时在实际试验中也是无法进行的。因 此，采用模拟计算的方法来研究瞬态特性往往是一种有效的研究手段。 如何以计算方法模拟研究瞬态过程？目前在国内外还是尚未完满解决的问题，