第1期（总第228期） 2017年2月
车用发动机 VEHICLE ENGINE
No.1(Serial No.228)
Feb.2017
柴油机进气管瞬态流动均匀性三维数值模拟
杨师1-2，管志云1,2，薛良君"，魏亚男1.2，周毅1-2
（1.同济大学新能源汽车工程中心，上海201804；2.同济大学汽车学院，上海
201804;
3.中车成墅遥机车有限公司，江苏常州213011)
摘要：运用计算流体力学方法对荣油机进气管瞬态流动过程进行了三维数值模拟，讨论了在进气重叠期内，不同工况下进气管内部流场的变化情况，分析了栗油机进气增压压力、转速以及进气重叠时阔对各进气歧管出口空气质量流量、进气分配质量、进气最大不均匀度的动态影响。计算结果表明：荣油机进气增压压力越低，进气最大不均匀度越大；进气重叠角起大，进气最大不均匀度也越大；荣油机低转速工作时的进气最大不均匀度要高于高转速最大不均匀度。通过提高进气增压压力、合理优化进气管几何结构，可以减小荣油机在进气过程中出现的进气分配不均匀现象。
关键词：增压荣油机；瞬态流动；流动均匀性；进气重叠；数值模拟 DOI: 10,3969/j.issn,1001-2222,2017.01,016
中图分类号：TK423.45
文献标志码：B
文章编号：1001-2222(2017)01-0088-05
发动机进气管系中的气体流动情况十分复杂，一般视为可压缩、非等、非定常流动。由于压力波传播的影响，气体主要参数，例如压力、流速、温度和密度，其变化不仅是时间的函数，而且还因位置的不同而异。众多文献表明，发动机进气系统对发动机性能、EGR废气均匀分配等有着重要影响[1-5]。进气不均匀将直接影响各缸空气与燃油的混合，从而影响燃烧过程，使各缸的燃烧过程产生差异。目前，将进气管内流动视为一维非定常流动是研究进气管内流动的主要方法，但对于尺寸较短的进气歧管，一维非定常模型不再适用。另外，一维模型不能考虑某些管道结构特征，如管道截面形状、总管与歧管接头的倾角及位置等因素对发动机性能的影响-)， CFD计算是当前分析节气门流动的主要手段，但是绝大多数方法只停留在稳态计算，CFD动态计算要求较高，瞬态计算的研究方法较少见到。本研究以某490恒压式增压柴油机进气管为研究对象，按照进气管的实际儿何形状，对进气管内部气体殖动的瞬态过程进行三维数值模拟，分析不同工况下柴油机增压压力、进气重叠角等参数与各进气歧管进气分配量之间的动态关系。
收稿日期：2016-06-28；修回日期：2017-01-18
1计算方法与边界条件
本研究的柴油机进气管实物见图1。为了减少
回流干扰，进气歧管出口端长度在计算中被适当延长，根据柴油机进气管实际参数建立的三维网格见图2，体网格总数为290934。计算过程中选用k-s 流模型，采用SIMPLE算法，对不同工况下柴油机进气管内部流动过程进行数值计算，计算工况见表1。设定进气管人口边界条件为质量流量，空气人口温度为333K，各歧管出口边界条件为动态压力边界条件。空气初始密度依据增压压力设定，初始黏度依据温度设定，空气密度和黏度在计算过程中不随压力和温度变化而变化，空气介质按照不可压缩流设定。
图1柴油机进气管实物
基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金资助交叉学科项目；同济大学课程建设实验教改资助项目；同济大学教学改革资助项目；同
济大学精品实验资助项目，
作者简介：杨赔（1980—)，男，博士，研究方向为发动机控制与减排技术；mermaid04@126.com。