1基于参数化的螺旋进气道造型.pdf

第35卷第5期拖拉机与农用运输车Vo.l35No.5
2008年10月Tractor&FarmTransporterOct.,2008

基于参数化的螺旋进气道造型

戴云,孙平,冯伟伟
(江苏大学汽车与交通工程学院,江苏镇江212013)

摘要:研究了应用非均匀有理B样条(NURBS)来描述气道外形的方法。结合4BV95柴油机进行了螺旋进气道三维造型设计。
通过输入关键参数实现了螺旋进气道的参数化过程。利用FIRE软件对参数化前后的螺旋进气道进行了流动数值模拟,分析了结
构参数对气道流动特性的影响,为气道的结构改进提供了依据。
关键词:柴油机;螺旋进气道;NURBS;参数化造型
中图分类号:TK423;TK422文献标识码:A文章编号:1006-0006(2008)05-0091-03

ModelingofHelicalInletPortBasedonParametrization
DAIYun,SUNPing,FENGWei-wei
(SchoolofAutomobileandTrafficEngineering,JiangsuUniversity,Zhenjiang,212013,China)

Abstrac:tThemethodwhichdescribescontourofhelicalinletportisstudied,andthe3Dgeometrymodelofhelical
inletportof4BV95dieselengineisdesigned.Byinputtingcriticalparameters,theparametricprocessofhelicalinletportis
completed.Thenumericalsimulationofflowcharacteristicsoftwokindsofhelicalinletportsareconductedwithsoftware
FIRE,andtheeffectsofstructuralparametersontheflowareanalysed.Theresultsprovideabaseforthehelicalport
optimization.
Keywords:Dieselengine;Helicalinletport;NURBS;Parametricmodeling

传统的螺旋进气道的设计流程是采用经验设计加上反复试验NURBS方法是建立在B样条函数的基础之上的,B样条函数有
(一般在稳流试验台上进行)、多次修正的方法进行设计,其大致可多种等价的定义,作为准算法的递推定义为[2]

分为以下几个步骤:¹根据柴油机的性能要求,确定气道的流通截面1若ui[u[ui+1
Ni,o(u)=
和气道气流沿程截面变化,然后计算气门最小喉口处的气体流速,并0其他
对其马赫数进行校对一般在原有相仿的气道基础上制
,M[0.5;º,u-uiui+k+1-u
Ni,k(u)=Ni,k-1(u)+Ni+1,k-1(u)
造阳模和阴模;»完成气道模型的设计后,进行气道性能试验,测定ui+k-uiui+k+1-ui+1
性能参数,通过对气道进行修改试验,直至达到满意的气道性能参同时规定0/0=0
数;¼阴模定型,完成工艺制造的图纸;½制造泥芯模具。这种设计在B样条方法的基础上进一步发展为非均匀有理B样条
流程在设计开发中存在着较大的盲目性和局限性,不仅设计开发周(NURBS)方法的主要目的是为了寻找与B样条方法相统一的又能
期长,耗费大,而且较难得到理想的方案。精确表示二次曲线与二次曲面(即初等解析曲面)的数学方法。一
参数化造型是CAD在实际应用中提出的新型设计方法,能够在张k+1次的NURBS曲面可以表示为
造型过程中用一组参数来约定尺寸关系,只要给出气道形状的主要mn
EEXi,jdi,jNi,k(u)Nj,k(v)
参数,就能设计出气道,进而在需要修改模型时,只要输入不同的特i=0j=0
P(u,v)=mn
征参数,便可以得到不同的气道造型,从而避免了重复烦琐的造型
EEXi,jNi,k(u)Nj,k(v)
过程。i=0j=0
式中,Xi(i=0,1,,,n)为权因子,分别与控制顶点di(i=0,1,,,n)
方法和气道描述
1NURBS相联系。权因子有着明确的几何意义,对曲线的形态有较大的影响。
发动机的进、排气道不能由初等解析曲面组成,而是以复杂方式
当权因子Xi增大时,曲线一般被拉向控制顶点di,并在受影响范围
自由变化的曲线曲面,即所谓的自由型曲线曲面组成[1]。
之内被推离除di以外的控制顶点;若权因子Xi减小时,则相反。当
在非均匀有理B样条(BURBS)方法得到广泛应用之前,常用的
Xi=0时,控制顶点di对曲线不起作用