Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11455/2206
標題: 柴油引擎進氣埠流場計算與進氣過程汽缸內流場動態模擬分析
The Inlet Port Flow Calculation and the Dynamic Simulation of the Cylinder Flow during Inlet Stroke
作者: 呂政剛
Lu, Ching Kung
關鍵字: CFD 柴油引擎 動態模擬 分區式網格
出版社: 機械工程學系
摘要: 
由於CAE技術的發展,現今許多產品的開發都仰賴著CAE技術,車輛開發方面也不例外,而CAE技術應用在車輛開發上最顯著的例子就是使用CFD分析。CFD應用在車輛開發上的例子很多,舉凡車殼流線設計、車體內冷氣流場分析、冷卻水流道分析…等等。而其中最核心的應用,就是使用CFD分析引擎以增加引擎效率。
本文是利用商業計算流體力學軟體FLUENT來計算單缸柴油引擎的進氣流場。進氣流場是模擬引擎在Flow Bench的測試,先以靜態分析來表示引擎在Flow Bench上的測試結果,接著改變進氣道形狀來討論不同進氣道對進氣效率的影響;最後進行原模型的動態分析,討論Flow Bench上的測試結果與動態分析的差異。
在靜態分析方面,由之前的研究我們發現CFD上的靜態分析與Flow Bench上的測試誤差約在10~20%左右,而且最大誤差是發生在閥開度極小的情況,因此我們可將靜態分析結果視為Flow Bench上的測試結果。而在此分析下我們求得了此引擎的進氣流場及效率,發現此引擎的流量係數在0.7上下。
在更換進氣道部分,是以一個特徵尺寸等同於原進氣道的漩渦型進氣道來替換。更換後發現進氣道形狀會確實影響到汽缸內的渦流狀況,本文所更換的漩渦型進氣道會使汽缸內的側向渦流增大,且流量係數也會因為進氣道入口大小而產生約1:1的影響。
動態部分是模擬引擎真實運作的情況但不考慮燃燒,亦即計算引擎冷流場。在計算中我們發現:當引擎循環到達第二輪時,內部就以達到平衡(即第三次循環與第二次約相同)。由於真實引擎瞬時流場資料不易取得,故動態模擬的準確性是以理論的活塞速度、閥座附近瞬時速度以及利用熱力學所求得的引擎瞬時平均溫度和瞬時平均壓力來評估。在結果中我們發現,活塞附近速度:動態分析(14m/s)>理論速度(7m/s)>靜態分析(3m/s);而閥座附近速度:動態分析(140m/s)>靜態分析(110m/s)>理論速度(100m/s);流量係數部分:動態分析(0.85)>靜態分析(0.7)。由結果我們可以發現,當引擎進行完整運作時,其壓差較Flow Bench上的設定(2.5kPa)要大;且不論動靜態分析都比理論值要大,表示此引擎的進氣道設計有增加進氣效率的功用。
URI: http://hdl.handle.net/11455/2206
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