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进气歧管是汽车动力总成的关键结构部件,在行驶过程中,气流进入发动机节气门,经过进气歧管进行缓冲,此后通过不同支管到进入各气缸,此过程中气体的压力损失和充气均匀性影响着缸内燃烧情况。气流流经进气歧管时速度快,气流流动情况复杂多变,因此也会生成一定的气动噪声,并会影响发动机整体噪声情况。所以,具有优良结构的进气歧管不仅会提高发动机的进气特性,提升整机动力性和燃油经济性,并且能够降低进气环节总噪声。 本文将某直列六缸汽油发动机进气歧管作为研究对象,基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,简称CFD)与计算气动声学(ComputationalAeroacoustics Acoustics,简称C(A)A)技术,以STAR-CCM+,WORKBENCH等仿真软件平台为工具,仿真研究了进气歧管流场特性、气动噪声状态及模态振动。论文具体研究内容如下: (1)使用CATIA创建了某直列六缸发动机进气歧管几何结构模型,采用三维流体前处理软件ANSA进行合理化网格划分,并在STAR-CCM+中对流场仿真所需边界条件、求解模型、噪声源、物理模型等进行了设置,确定了基本符合实际工况的仿真模型,作为后续仿真研究工打下基础。 (2)选用k-ε湍流模型仿真研究了进气歧管的流场特性,包括沿程压力损失和进气不均匀性等相关流体特性的计算仿真,得到了歧管的压力损失和质量流量均匀性情况,指出了影响流动情况的结构设计因素。 (3)针对四极子噪声源和偶极子噪声源,分别采用Proudman模型和Curle模型计算模拟了进气歧管气动噪声,得出了不同类型噪声源在流动过程中对气动噪声产生的影响。 (4)计算研究了歧管自由模态和约束模态,并与该工况下的发动机惯性力频率进行了对比,得到了不同条件下振动频率分布,为后续改进设计提供了参考。 (5)根据相关设计原则,改进设计了进气歧管关键结构构造,并再次对改进设计后的进气歧管模型进行相关流固耦合仿真研究,以验证改进后的合理性。