题目：进气道对汽油机缸内气流影响的研究

汽油机进气道及缸内流场结构是影响燃烧的最重要因素之一，如何进行气道结构的优化设计和缸内流场的有效组织，使混合气在火花塞点火前形成适当湍流场，是四气门车用汽油机研发的一项核心技术。本文以AVL－FIRE软件为研究平台，针对实验室为某企业开发的495汽油机发动机进行了关于进气道结构对缸内流场影响的研究。基于文献资料，对影响汽油机缸内流场的主要结构参数，汽油机数值模拟计算所涉及到的基础知识进行了总结，确定了以变化α、β和θ倾斜角为主的三种气道研究方案，以及模拟过程中采用的湍流模型和湍流燃烧模型，并在三维CAD软件I－DEAS中建立了三维数模。采用稳态模拟结合气道稳流试验的方法研究了495汽油机原机进气道的进气流动特性，重点研究了定网格的生成策略、495原机缸内流场的主要特点，以及影响模拟结果和试验结果一致性的主要因素。采用瞬态模拟的手段重点研究进气终了时刻缸内流场结构对汽油机燃烧的影响，结果表明，滚流比提高，汽油机点火时刻缸内湍动能提高，使燃烧持续期缩短，缸内压力和温度峰值升高；初始流场滚流轴线位置变化，仅在压缩初期对缸内湍动能产生影响，其对汽油机燃烧的作用可以忽略。对三种气道结构方案的进气、压缩和燃烧过程进行了瞬态模拟，研究了缸内流场的发展情况和火花塞点火后的火焰传播过程，分析了进气道结构对流场演变和燃烧过程的影响，并通过在495原机上进行的台架试验验证了模型的精度。研究结果表明，四气门篷形燃烧室汽油机缸内宏观流动主要为滚流；增加进气道的切向成分，可以提高缸内的滚流强度；合理设计进气道结构，可以使点火时刻的缸内燃料浓度分布、湍动能场分布更适于火核的形成和火焰的传播，进而提升汽油机的性能。