FSAE賽車內燃機進氣系統(tǒng)優(yōu)化設計.pdf

1、合理的內燃機進氣系統(tǒng)設計能夠減少進氣能量損失，保證內燃機充氣效率，提高內燃機升功率。而確定進氣系統(tǒng)各元件結構參數(shù)，是進氣系統(tǒng)設計的主要內容。FSAE賽車進氣系統(tǒng)一般由空氣濾清器、節(jié)氣門、限流閥、擴散器、穩(wěn)壓腔及進氣歧管組成。本文基于一維和三維數(shù)值模擬軟件GT-Power及FLUNET，對2015屆CQUFSAE（重慶大學FSAE）賽車內燃機進氣系統(tǒng)進行優(yōu)化設計，在充分考慮流體流動特性的前提下，盡可能提高進氣系統(tǒng)的充氣效率，減少流動損失，

2、以實現(xiàn)內燃機動力性能最優(yōu)。本文主要研究了以下幾個方面：
　?、偈紫?，本文介紹了變長度進氣歧管技術及內燃機進氣系統(tǒng)數(shù)值仿真的發(fā)展現(xiàn)狀。明確了進行進氣系統(tǒng)數(shù)值仿真以實現(xiàn)優(yōu)化設計的目標。
　?、谄浯?，本文引入了進氣系統(tǒng)性能評價指標“容積效率”和“充氣效率”。分析了進氣系統(tǒng)中的動態(tài)效應：合理設計二級可變進氣歧管長度，可以有效利用動態(tài)效應，提高內燃機充氣效率。探討了進氣系統(tǒng)中的沿程能量損失及局部能量損失，在進氣系統(tǒng)設計時應盡量減少這些

3、損失。詳細分析了2015屆FSC大賽的規(guī)則，初步完成內燃機選型、進氣形式確定、節(jié)氣門選型、限流閥選型以及擴散器的布置，并確定賽車進氣系統(tǒng)的安裝位置。
　?、墼俅危疚脑敿氷U述了使用 GT-Power軟件進行內燃機、進排氣系統(tǒng)模型建立及參數(shù)設置的過程，并運用內燃機臺架試驗的數(shù)據驗證了模型的正確性。探討了擴散器布置形式對內燃機功率、轉矩、充氣效率的影響，驗證了擴散器垂直布置的可靠性，并確定擴散器最優(yōu)張角為8°。研究了進氣歧管長度變化對

4、內燃機性能的影響，確定二級可變進氣歧管長度分別為180mm及74mm，切換點為10000rpm，低轉速時使用長進氣歧管，高轉速時使用短進氣歧管。分析了穩(wěn)壓腔容積變化對內燃機功率、轉矩、充氣效率的影響，選定穩(wěn)壓腔容積為3L。確定限流閥頭部至頸部的長度為15mm時，有內燃機動力最優(yōu)。
　?、茏詈螅疚慕榻B了CFD理論基礎及湍流模型的基本知識，選用了標準k-ε模型進行進氣系統(tǒng)流體三維仿真。使用 CATIA建立了進氣系統(tǒng)的流體三維模型，完