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四气门柴油机进气道稳流试验研究及数值模拟
摘要：
本文针对四气门柴油机进气道流动不稳问题，进行稳流试验研究和数值模拟分析。通过采集实验数据和建立CFD数值模型，研究进气道内部流动变化和气缸进气特性，探讨了进气道优化措施的实现，为提高发动机性能和运行效率提供了新思路。
关键词：四气门柴油机；进气道流动；稳流试验；数值模拟；优化措施。
1.引言
四气门柴油机是目前常用的柴油机类型之一，具有功率输出高、燃油消耗低、经济性强等特点，被广泛应用于汽车、农机、工程机械等行业。然而，在柴油机长时间运行过程中，由于进气道内部流动不稳定，常出现气缸间进气不平衡、油耗增加、烟感度升高等问题，严重影响了发动机的性能和稳定性。因此，研究四气门柴油机进气道流动问题，优化进气道设计，提高发动机的动力性和经济性，具有实际意义和重要价值。
2.稳流试验研究
为了研究四气门柴油机进气道流动特性，进行了稳流试验研究。实验装置如图1所示：
（图1稳流试验装置图）
试验时，将进气道加装流量计、压力传感器等传感器，采集进气道内部流动数据，包括流量、速度、压力等参数。根据试验数据计算气缸进气量，并分析进气道内部流动变化情况。
试验结果显示，由于进气道内部设计不合理，气缸间的进气量分布不均匀，导致柴油机功率输出不稳定，油耗增加，烟感度升高。为了优化进气道设计，减少气流转向和堵塞现象，提高进气量均匀性和稳定性，进行数值模拟分析。
3.数值模拟分析
利用CFD软件建立四气门柴油机进气道数值模型，进行数值模拟分析。模拟计算参数主要包括进气道速度、气流压力、流量等指标。模拟结果如图2所示：
（图2进气道数值模拟结果）
从图2中可以看出，经过优化设计后的进气道内部气流速度更加均匀，转向和堵塞现象得到改善，气缸间进气量分布更加平衡。同时，模拟计算得到的各项指标符合实验结果数据，验证了数值模拟的准确性和可靠性。
4.优化措施
根据稳流试验研究和数值模拟分析结果，提出了一系列优化措施，包括：
（1）增加进气道长度和直径。通过增加进气道长度和直径，减少气流撞击和堵塞，提高气流速度和稳定性。
（2）加装气流挡板。在进气道内部加装气流挡板，使气流在挡板的作用下均匀扩散，减小了气流的波动性。
（3）改变进气道形状。改变进气道的形状，使气流速度和柴油机进气量更加均匀分布，提高发动机的功率输出和运行效率。
5.结论
本文通过稳流试验研究和数值模拟分析，对四气门柴油机进气道流动问题进行了探讨。实验结果表明，气缸间进气量分布不均衡是由于进气道内部流动不稳定所导致的。为了优化进气道设计，提高柴油机进气量均匀性和稳定性，需要采取一系列措施，如增加进气道长度和直径、加装气流挡板等。优化后的进气道设计，能够有效地改善柴油机的性能和稳定性，提高柴油机的经济效益。