发动机气门排气腔体模型CFD开题报告.doc

毕业设计开题报告 学 院： 机械与动力工程学院 专 业： 能源与动力工程 学 生 姓 名： 学 号： 设 计 题 目： 发动机气门排气腔体模型CFD温度场 分析与应用 起 迄 日 期: 2014年2月17日 ~ 2014年6月10日 设计地点 指 导 教 师: 负 责 人: 2014年03月10日  毕 业 设 计 开 题 报 告 1．结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述： 文 献 综 述 研究的目的与意义 汽油机具有体积小，质量轻，噪音小，起动性能好等优点在汽车行业的到了广泛的应用。然而由于汽车保有量的高速增长引发了环境污染和能源危机，迫切要求世界各国汽油机节能和降低排放方面的研究。排气系统是发动机的重要组成部分，其内部气流组织是否合理，不仅会影响发动机的动力性和经济性，而且会影响其排烟，排污，噪声和工作的可靠性。要改进燃烧和降低污染，就必须对发动机排气系统进行深入，细致的研究。 ? 排气系统总成是汽车的关键零部件，其空气动力性的好坏直接影响到排放、噪声，并且对车辆的动力性、油耗也有比较大的影响。发动机工作时，排气门位于构成燃烧室的汽缸盖上，挺柱和推杆受到凸轮轴的驱动，在摇臂和气门弹簧的共同作用下实现往复运动。排气门在整个发动机的工作过程中担当了不同的功能，它既是内燃机完成工作循环、实现换气和密封功能的重要零件，又是气体进、出燃烧室的通道。在进行传热分析模拟时，既要综合又要分别考虑气门的各个部分的传热情况。 本课题的任务是发动机排气门与排气道所构成的腔体，在给定的压力入口条件以及气流温度条件下，分析计算排气门与排气道所接触的表面(即排气门表面)的温度变化；结合气门的设计参数，通过改变气门锥面角以及背锥角，得到由这两个角度的变化对气门表面温度场的分布影响。 发动机排气系统借助于数值模拟的方法，从理论角度分析消声器的各种性能（压力场、温度场、流速场、插入损失等），可以大大缩短开发周期，提高开发效率，降低试验费用。排气系统的数值模拟涉及到流体动力学、结构动力学以及声学等多个学科的知识，同时又与发动机耦合在一起。国内外学者对此进行了多方面的研究，取得了一系列的成果 二、国内外研究现状 2.1 国内的研究状况 2.1.1我国内燃机气门行业, 经过“ 八五” 技术改造,在产品设计、质量、产量及新产品、新工艺开发等方面都有一定的发展。有一定规模的生产企业40多家,年产气门1亿多只,一些新产品气门(如SANTANA、夏利、462、康明斯、奥迪、切诺基、125、157、244 、6112 等) 已批量生产,替代了一些进口产品。在材质方面,研制成了一些性能优良的气门新材料投入生产,如MF811、XB、21一2N、21一12N、23一8N、20一11PB 等。但与先进工业国家相比,仍存在较大差距: 1.产品设计的“三化” 程度低。同一型号的产品, 各厂家的图纸技术要求往往各异,互不通用,给组织批量生产和提高产品质量带来困难。 2. 材料品种较少,不能满足各种机型及不同工况条件的主机对气门材质的要求, 国内气门材料大量使用的还是40Cr、4Cr9si2、4Crl0si2Mo、21一4N这四种材料。 3.今产品结构落后, 使用寿命低。国产气门无旋转机构,寿命大多在4000小时左右; 而国外气门带有旋转机构，使用寿命在8000小时左右。 4.国内气门生产厂布局分散,批量上，效益差。单产年常量在一千五百万只一下。特别是近几年来，家庭作坊式工厂数量增加，给气门生产技术和产品质量的提高带来了不利的影响。 5.产品测试手段落后, 缺乏专门的检测设备和随机检测装置因而产品质量不稳定。 经过“八五”技术改造,我国气门行业机加工工艺相比以前用通用机床加工有了一定的进步,气门圆弧及锥面多用数控机床或仿形机床车加工;盘部外圆及盘端面用液压多刀车床加工,气门杆部用无心磨床磨3一4 次;气门锥面用专用磨床磨1—2次,夹具多用三滚轮,为了减小锥面圆度误差,部分气门厂采用弹簧夹具,少数气门厂还引进了美国气门锥面专用磨床,采用薄壁有芯夹具;气门锁夹槽国内多采用普通车床车削后磨削或滚压,少数厂采用成型磨削;杆端面采用端面磨床磨2一3 次。综上所述,国内气门机加工工序多而分散,采用单机手动流水线生产,故生产效率低,加工定位基准不统一,质量不稳定。而国外多为自动流水线加工,工序少,以磨代车,采用成型磨床磨削气门杆部、锁夹槽、圆弧、锥面及盘外圆、杆端面和盘端面采用双端面磨床加工,由于都是磨削成型,多道工序组合,在线自动检测,因此效率高,产品质量稳定,并且国外磨床砂