基于CFD的汽油機進氣歧管設計研究含開題及說明書
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XX設計開題報告
學 生 姓 名：
學 號：
學 院：
專 業：
設計題目：
基于CFD的汽油機進氣歧管設計研究
指導教師:
20XX 年 3 月 10 日
設 計 開 題 報 告
1．選題依據：
1.1選題依據
汽車產業是國民經濟重要的支柱產業，產業鏈長、關聯度高、就業面廣、消費拉動大，在國民經濟和社會發展中發揮著重要作用[1]。進入21世紀以來，我國汽車產業高速發展，形成了多品種、全系列的各類整車和零部件生產及配套體系，產業集中度不斷提高，產品技術水平明顯提升，已經成為世界第一大汽車消費國和第二大汽車生產國。發動機作為汽車的心臟，為車輛提供動力，在整車上扮演著不可或缺的角色[2]。?
由于環境污染日益嚴重，能源危機愈演愈烈，因而汽車使用低污染節能發動機一直是政府和專業人士的目標[3]。因此，降低發動機的排放、提高其燃油經濟性也就成為目前內燃機工作者的當務之急。?發動機在工作過程中需要一套進氣系統來為氣缸提供穩定的新鮮充量，其進氣系統由空氣濾清器、進氣歧管、空氣濾清器與進氣管的連接管、缸蓋進氣道等組成。發動機中的氣體流動十分復雜，并具有三維、不定常流動和流動湍流性強等特點。進氣系統的優劣在很大程度上影響了發動機的動力性、經濟性和排放性等性能指針[4]。
?發動機進氣歧管的尺寸、形狀和布置等對進氣阻力、進氣均勻性以及充氣效率影響非常大，進而影響發動機的動力性、經濟性和排放特性[5]。在現代發動機的研發中，提供足夠的新鮮空氣對發動機的性能指標有著重要的影響，因而進氣歧管的設計變得十分重要[6]。
通過對流體力學等專業課程的學習，根據發動機進氣系統的工作原理，結合進氣歧管的國內外發展現狀，本次選擇‘基于CFD的汽油機進氣歧管設計研究’這個題目。
1.2本課題研究的內容，目的和意義
本課題對C14DVVT發動機的進氣歧管進行設計研究，采用先進的進氣歧管設計方法，通過三維軟件CATIA建立三維模型，然后再以STL格式導出進氣歧管的計算域，之后將導出來的計算域導入商業化CFD軟件FIRE中進行面網格、體網格的生成工作。運用FIRE自帶的網格生成工具生成進氣歧管計算網格。建立進氣歧管內氣體流動的守恒方程、選用合適的數值計算方法、對氣體流動進行數值模擬分析運算。監控各進氣管道的質量流量、壓力分布、氣流速度等參數，分析各管道的進氣分配均勻性和流動阻力分布，找出進氣歧管設計的不合理之處，提出改進意見。
對于進氣歧管的功用簡單的來說，進氣歧管是將燃油混合氣送入發動機缸蓋的一個組件，起到引導空氣流向的作用。同時也是其它管路和較小附件的一個支撐體。對汽油機進氣歧管進行設計研究，有利于發動機在以下三個方面進行提高（1）發動機動力性能，（2）發動機噪音，（3）發動機的排放。因此，對汽油機的進氣歧管進行設計研究，其目的就是能夠讓汽油機的動力性能提高，降低汽油機的噪音，讓進氣歧管更加輕量化，提高充氣效率，使各個氣缸進氣分配更加合理均勻[3]。對提高國內的汽油機動力性，穩定性，經濟性等方面有很大的作用和意義[7]。
1.3汽油機進氣歧管國內外發展現狀：
汽車輕量化是汽車工業發展方向之一，也是汽車廠乃至國家技術進步和先進程度的重要標志。傳統的進氣歧管是鑄件，目前大多數進氣歧管為鋁合金材料制成，由于進氣歧管結構復雜，一般都采用金屬磨砂型鑄造，其表面粗糙、充氣阻力大、質量大，外為滿足發動機進氣和電噴系統安裝要求，金屬進氣歧管設計制造工藝越來越復雜，成品率很難保證[8]。隨著歐Ⅳ排放標準的臨近，新型發動機進氣歧管要求配備電控可變進氣閥等復雜的內部控制機構，金屬進氣歧管已很難滿足未來進氣歧管的發展要求。為了達到減輕質量降低油耗、提高發動機性能和降低排放等要求，歐洲的汽車商率先采用尼龍制造進氣歧管，隨后美國、日本、韓國各大汽車制造商相繼開發塑料進氣歧管[9]。塑料進氣歧管的國產化進程大致可分為以下三個階段：第一階段為全部引進階段。20世紀90 年代初，隨著一些合資汽車企業的成立，國外較先進的發動機產品生產線隨著一些引進車型被引入國內[10]。在這一階段，塑料進氣歧管作為發動機的重要部件，其核心技術由外資方控制，進口成本很高。第二階段主要表現為一些外資企業直接在國內生產。在此階段，外資企業將其在國外的塑料進氣歧管生產線及全套模具轉入到國內，利用國內廉價的勞動力，為其在國內的合資廠提供配套的塑料進氣歧管，而塑料進氣歧管的設計研發工作仍在國外[11]。第三階段，隨著國內汽車制造技術的不斷進步，一些國內企業開始了塑料進氣歧管的研制和開發工作。塑料進氣歧管是一種高技術含量的產品，其中包含了很多發動機方面的關鍵技術。但目前國內大多數的塑料進氣歧管生產企業過去只是普通塑料制品的生產廠，他們大都不具備設計和生產發動機的技術能力，因此只能仿制一些已經過時的塑料進氣歧管，他們的技術水平良莠不齊[12]?？傮w而言，目前國內生產的塑料進氣歧管普遍存在技術水平低下、難以滿足發動機的工作要求的問題[13]。塑料進氣歧管有很多優勢：塑料進氣歧管在設計和制造上要求非常高，性能要求非?？量蹋壳爸挥猩贁祹讉€國家掌握該項技術。正是由于塑料進氣歧管的輕量化，成本低，內表面非常光滑，氣流阻力小，低噪聲，設計自由度大等優點，國內的主機廠、配套制造方對這方面技術表示相當的關注，預測未來的中國市場在塑料進氣歧管方面將有很大的發展空間[14]。塑料制品不僅能減少零件質量，而且能降低噪音。車用塑料一直是人們在汽車零部件設計及開發中的有效途徑和重要手段之一，而且在未來的十年里，解決現有許多汽車安全問題的關鍵還是在于塑料。塑料不僅使發動機系統更容易設計和裝配，而且也使發動機質量更輕[13] [14],。發動機塑料進氣歧管可比鋁進氣歧管重量減輕５０％以上，發動機動力性能得到５％ ～１０％的提升，經濟性和排放性也有相當改善，材料和制造成本都可得到降低[15]。本課題對C14DVVT發動機的進氣歧管進行設計研究。
參考文獻
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設 計 開 題 報 告
２．設計方案：
2.1設計步驟：
2.1.1根據給定的原始發動機（功率，排量，噴油方式等）參數以及經驗公式初步計算進氣歧管的結構尺寸(管徑，中心型線長度，穩壓腔體積等).。
2.1.2利用三維軟件CAD進行初步建模。
2.1.3對三維模型進行CFD分析計算并提出優化建議完善模型，最終定型。
2.2設計進度安排
2017年2月13日——2017年3月10日；查閱相關文獻，參考書完成開題報告。
2017年3月11日——2017年3月31日；熟悉進氣歧管的設計特點及性能要求，建立進氣歧管三維CAD模型。
2017年4月1日——2017年5月14日；進行CFD流動計算，分析其流通特性及進氣均勻性。
2017年5月15日——2017年5月31日；編寫說明書及外文資料的翻譯。
2017年6月1日——2017年6月37日；圖紙，論文的整理。匯總。
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設 計 開 題 報 告
指導教師意見：
指導教師：
年 月 日
附件：參考文獻注釋格式
學術期刊 作者﹒論文題目[J]﹒期刊名稱，出版年份，卷(期)：頁次
如果作者的人數多于3人，則寫前三位作者的名字后面加“等”，作者之間以逗號隔開。例如：
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學術會議論文集 作者﹒論文題目﹒文集編者姓名﹒學術會議文集名稱[C]，出版地：出版者，出版年份：頁次
例如：
[3] 司宗國 謝去病 王群﹒重子湮沒快度關聯的研究﹒見趙維勤，高崇壽編﹒第五屆高能粒子產生和重離子碰撞理論研討會文集[C]，北京：中國高等科學技術中心，1996：105
圖書 著者﹒書名[M]﹒版本﹒出版地：出版者，出版年﹒頁次
如果該書是第一版則可以略去版次。
例如：
[4]韓其智 孫洪洲﹒群論[M]﹒北京：北京大學出版社，1987﹒101
學位論文 作者﹒論文題目[D]﹒學士(或碩士、博士)學位論文. 出版地：出版者，出版年份
例如：
[5] 陳異.納米粒子形貌控制研究[D]. 碩士學位論文. 北京：中國科學院, 2002
專利 專利所有者.專利名稱[P]. 專利國別：專利號，日期.
例如：
[6] 姜錫洲 . 一種溫熱外敷藥制備方案[P]. 中國專利：881056073，1989-07-26.
報紙類 作者.篇名[N].報紙名，出版日期（版次）
[7] 李大倫.經濟全球化的重要性[N].光明日報，1998－12－27（3）
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