进气道性能优化分析.pdf

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1、进气道性能优化分析1 项目背景2 进气道模型3 第一轮优化4 第二轮优化5 总结目录1 项目背景背景：内燃机缸内气体运动对混合气形成和燃烧过程有决定性影响，而进气过程中由进气道进入气缸的空气量和气体的速度分布等对于缸内气体流动有直接影响，因此发动机进气道的设计会影响到发动机的动力性、经济性和排放。由于气道结构复杂、曲面较多，在设计开发中有很多因素都会对气道性能产生影响。目前，进气道开发主要还是基于设计经验，手动调整进气道模型，再进行分析计算。本文采用CAESES和CFD方法，研究影响进气道性能的敏感参数，对进气道性能进行自动优化分析，获得进气道的最优性能。目的：以提高流量为主要优化方向，保持涡

2、流比不降低2 进气道模型气道模型：两气门平行布置，在同一个缸内，其中一支气道为单支气道，另一支气道是位于相邻两缸中间，相邻两缸共用的跨缸气道。几何约束：在气道上气阀导管安装平面高度不可变化缸盖螺栓搭子位置和大小不可变化气道高度方向上的边界不可变化气门相对缸心的位置不可变化气门、阀座配合尺寸不可变化3 第一轮优化distance_2_piping01（影响左管出口位置path线垂直方向）weights_1_piping01（影响左管path线水平方向）ratio01_piping01（影响左管长宽）distance_2_piping02（影响右管出口位置path线垂直方向）ratio02_pip

3、ing02（影响右管长宽）设计变量最小值最大值distance_2_piping016075distance_2_piping026080ratio01_piping010.82ratio02_piping020.82weights_1_piping011.523.1设计变量选择第一轮优化计算以提升大升程的进气道进气流量为目标。3.2参数化建模优化计算开始后，每一个变体生成前，都会检查气道模型是否与缸盖螺栓搭子干涉，确保无干涉后，才会导出模型进行CFD计算根据该不等式约束判断起到模型与缸盖螺栓搭子是否干涉（0表示不干涉，1表示干涉），若干涉，跳过该计算（如des0003）不合适的参数组合会导致

4、模型生成失败，跳过该计算3 第一轮优化3.3CFD方法CAESES参数化建模后，耦合CFD软件进行仿真，以进气流量比作为优化目标，进行优化计算。采用AVL评价方法来设置计算公式：30paddRpaddenASSnnm=1.流量系数：2.涡流比SR：气缸内充量的旋转速度npadd是由叶轮风力计测得叶轮布置在距缸盖1.75倍缸径的位置叶轮的内径为0.583D，外径为0.917D=3 第一轮优化边界条件值INLET进口总压100kPaOUTLET静压97.5kPaConditions介质空气物理模型可压缩湍流模型K-epsilon求解精度二阶2.5D1.75DINLETOUTLET3.4设计变量对进

5、气道性能的敏感度分析分别以distance_2_piping01、distance_2_piping02、ratio01_piping01、ratio02_piping02和weights_1_piping01作为设计变量，对气道进行DOE优化，由敏感度散点图可知，在设计范围内受限于气道进出口尺寸以及螺栓搭子的空间约束，ratio01_piping01的对流量的影响较小，ratio02_piping02对于流量的影响相对较大，总体上流量的改善空间较小；distance_2_piping01、distance_2_piping02和ratio02_piping02对涡流比SR的影响较大计算列表敏

6、感度3 第一轮优化3.5二维结果分析根据计算结果，绘制Pareto图，得到Pareto前沿上的优化模型：case001算例进气流量kg/sSR原模型0.1550.119case0010.1620.1353 第一轮优化黄色为原方案气道模型，绿色为优化方案case001气道模型。相比原方案，优化模型case001主要变化有：单支气道走向与跨缸气道走向更趋于一致单支气道截面积变大单支气道和跨缸气道的下部从接近水平过渡改为向上收缩再进入喉口段3 第一轮优化3.6三维模型对比对优化前后的进气道模型进行全升程计算，和原方案的进