基于CAD%2fCAM%2fCFD发动机气道研究.pdfVIP

基于CAD/CAM/CFD的发动机气道研究 王志 黄荣华 王必玲 卢蓓 (华中科技大学能源与动力工程学优) (东风汽车工程研究院〕 【摘要】以实际产品为研究对象，提出了基于 CAD/CAM/CFD”的气道研制流租.研制出的气道已大t投入产 品生产，发动机拍放水平达到欧11标准.本文使用三雄工程设计软件Pro/Enginee产完成莱油机气道的三维买 体造型和模其加工，使用三维流体动力学软件Fire完成穗流试脸台中气道一气叙流动的三维数值模拟计算， 流动计算结果与试脸结果吻合很好. 关钻词 娜旋进气道 三维数值模拟 CAD CAM CFD AnApplicationResearchonCAD/CAMICFD forEnginePortDevelopm ent 能叩Zhi Htia叻Aonghua wang8lfan LUHei Abstract:Thehelicalintakeportisdevelopedforapracticaldieselengineandtheprocedureofdevelopmentbased onCADICAMICFD isputforward.thedevelopedportisbeingmanufacturedextensivelyfortheenginewhich emissionlevelmeetemissionregulationofEurope11.Thethree-dimensionalmodelandNCcodeiscreatedin Pro/Fngineermrandthree-dimensionalnumericalsimulationofflowinportbenchrig::madeinFire.Theflow resultcalculatedinFirecoincideswiththemeasurementinportdg. Keywords:helicalintakeport;thre-edimensionalnumericalsimulation;CAD;CAM;CFD 1.导言 在柴油机中，进气涡流可增加油气混合速率，降低着火定时延迟下的燃烧持续期，通过与 压缩挤流相互作用来调整流动结构，提高姗烧室内的湍流水平。但高进气涡流会造成相邻喷油 束间的油雾重盈。因此，提供能够产生合适涡流比的气道和气门形状是内燃机设计的重要任务。 发动机气道研制流程是:CAD造型一一一(FD优化— CAM快速成型，见图1。而目前国内气道 研制一般是绕过CFD优化，直接由CAM加工出气道阴模，供抽气试验优化。 2.柴油机气道型芯CAD/CAM 2.1气道CAD造型 2.1.1集气腔造型 多缸发动机进气道型芯从铸造定位工艺上考虑一般是把各个进气道用集气腔连成一体 由于气道芯子是以集气腔为标注基准的，在引人气道之前，先完成集气腔造型。 2.1.2气道曲面造型 气道曲面造型的一般步骤是:三座标侧量原始气道，得到空间三维点云，从中抽取控轨线， 利用控轨线拟合出气道曲面 再对气道曲面进行缝合和封闭之后，转成实体 2.1.3合并气道型芯 将气道模型与第一阶段建立的集气腔模型进行合并，并将气道按尺寸进行复制排列 形成 四气道型芯模型 (见图2)，即可提供给CAM加工了 图1 气道研制流程图 2.2气道CA”加工 .2.1分模 根据气道外形确定气道部分的分模面，将这些分模面合并形成最终分模面 以分模面和零 件表面相交形成的曲线为分模线。按中性线的方式对零件进行1.5“拔模，并在此基础上倒圆， 得到的气道CAM型芯模型。 选取长方体模具毛坯，将型芯模型置于模具毛坯中。利用布尔运算，从毛坯中掏出型芯部 分。再用分模面将模具毛坯一分为二，即得到气道上下芯盒模腔，见图3. 2.2.2缩水 铸造零件模具一般都要考虑缩水(shrink)。该缸盖材料为灰铸铁，铸造收缩率为1%。因此， 将模型在产品尺寸的基础上放大1%，即所有距离尺寸都放大为原模型的101% 2.2.3数控加工 CAM加工出的气道形状非常逼近与真实气道 (见图 5.精度取决于CAM公差，一般取 0.1-0.2m)。利用三维CAD设计的气道可直接生成数控机床的NC代码，从而很快可以得到气道 阴模 (也可提供给快速成型设备得到气道阴模)，气