论文摘要
随着汽车工业的飞速发展,汽车保有量的上升,汽车排放物对人类健康的危害和对环境的污染已经成为一个世界性的问题,各国排放法规的制定也越来越严格,对内燃机的排放提出了更高的要求。EGR（Exhaust Gas Recirculation）即废气再循环技术经实践证明是一种可以有效地减少氮氧化合物（NOx）排放的方法,有其独特的优点,但也有一些问题亟需解决,其中提高控制技术（包括控制策略和EGR阀的结构设计）的精度是改进EGR的主要方向之一。研究EGR阀的结构设计对控制精度的影响可以从两方面进行研究:精确控制阀的开启度和精确控制通过阀的流量。研究的方法有实验与仿真这两种手段,伴随着计算机技术的飞速发展,以及有限元（FEA）软件和计算流体力学（CFD）软件的逐渐成熟,仿真手段越来越多的应用到实际问题中去。采用仿真技术手段可以降低产品的研发成本,缩短产品的设计周期。本文尝试采用PAM-CRASH软件进行EGR阀膜片有限元仿真,采用FLUENT软件进行EGR阀流体仿真。通过实验验证了仿真结果的准确性,证明了采用仿真方法进行EGR阀研究的可行性。并在此基础上,开展了EGR阀结构对工作性能影响的仿真研究,提出了优化改进建议。本文完成的主要工作有:1、总结了对EGR阀进行膜片有限元仿真和流体力学仿真计算的理论基础。2、在PAM-CRASH软件中建立了膜片有限元仿真的仿真模型,并对其进行了有限元仿真,分析了仿真的结果;搭建实验平台对膜片有限元仿真进行验证,比较仿真结果与试验结果的差异,验证了用PAM-CRASH软件进行EGR阀膜片有限元仿真研究方法的可行性。3、在FLUENT软件中建立了EGR阀的流体仿真模型,并对其进行了流体仿真,分析了仿真的结果;搭建实验平台对流体仿真进行验证,比较仿真结果与试验结果的差异,验证了用FLUENT软件进行EGR阀流体仿真研究方法的可行性。4、在验证了仿真研究可靠性的基础上,改变EGR阀的一些结构,对其进行仿真研究,研究了EGR阀结构对性能的影响,为EGR阀的改进设计提供一些思路和方法。5、在总结本文研究工作的基础上,对今后EGR阀仿真研究提出工作展望。
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摘要ABSTRACT目录第一章 绪论1.1 课题研究背景及意义1.2 EGR技术概述1.2.1 EGR技术原理及其优点1.2.2 EGR技术的国内外研究现状1.3 本文研究的内容第二章 EGR阀数值仿真的理论基础2.1 真空式EGR阀基本工作原理及特性分析2.2 EGR阀膜片动力学有限元仿真分析的数学模型2.2.1 基本思想及其理论基础2.2.2 基本方程2.2.3 单元类型及其划分2.2.4 材料类型2.3 EGR阀流体仿真分析的数学模型2.3.1 基本方程2.3.2 湍流与湍流模型2.3.3 方程的求解2.3.4 网格的划分2.3.5 边界条件的设定2.4 本章小结第三章 EGR阀膜片动力学仿真和实验研究3.1 仿真研究3.1.1 仿真平台的选择3.1.2 物理模型的建立3.1.3 单元的划分3.1.4 边界条件和各项参数设置3.1.5 接触条件的设置3.1.6 仿真结果的分析3.2 实验研究3.2.1 实验系统的总体布置3.2.2 实验仪器设备3.2.3 实验结果及分析3.3 实验与仿真结果的对比分析3.3.1 结果分析3.3.2 误差分析3.4 本章小结第四章 EGR阀流体仿真与实验研究4.1 仿真研究4.1.1 仿真平台的选择4.1.2 仿真物理模型的建立4.1.3 网格的划分4.1.4 边界条件的设定4.1.5 物性参数的设定4.1.6 仿真结果的分析4.2 实验研究4.2.1 实验系统的总体布置4.2.2 实验仪器设备4.2.3 实验结果及分析4.3 实验与仿真结果的对比分析4.3.1 结果分析4.3.2 误差分析4.4 本章小结第五章 EGR阀结构优化的研究5.1 膜片杨氏模量对EGR阀动力学特性影响的研究5.1.1 改变膜片杨氏模量后的模型设置5.1.2 仿真结果的分析5.2 弹簧弹性系数对EGR阀动力学特性影响的研究5.2.1 改变弹簧弹性系数后的模型设置5.2.2 仿真结果的分析5.3 入口直径对EGR阀流量特性影响的研究5.3.1 改变入口直径后的物理模型5.3.2 网格划分、边界条件的设定和物性参数5.3.3 仿真结果的分析5.4 本章小结第六章 总结与展望6.1 工作总结6.2 创新点6.3 今后工作展望参考文献致谢
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