芮宏斌,张帅帅,史洋鹏,蔡斌,郑文哲

• 1:西安理工大学机械与精密仪器工程学院

摘要(Abstract)：

为提高FSAE(Formula SAE)赛车的性能,对其发动机进排气系统进行数值仿真,获得优化设计方案。利用FLUENT对限流阀流场进行计算,得到流量损失最小的入口和出口锥角。运用GT-Power软件建立发动机仿真分析模型,通过实测外特性曲线比对验证模型的准确性;以发动机进排气系统结构尺寸作为单一变量,分析发动机进排气歧管几何参数对发动机动力性能的影响规律,根据所得参数提出优化设计方案。通过对比分析可知优化后发动机的功率、最大扭矩均有较大的提升,同时峰值扭矩的输出转速区域加宽,输出更加平稳,最大扭矩增加11.6%。另外,峰值功率对应的转速点向高转速移动,弥补了安装进气限流阀对发动机动力性能下降的影响,达到了设计要求。

关键词(KeyWords)： FSAE;发动机进排气系统;仿真;优化

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 国家级大学生创新创业训练计划项目（201710700030）和（201710700042）;; 重大科技创新专项资金项目计划（2018ZKC-160）

作者(Author): 芮宏斌,张帅帅,史洋鹏,蔡斌,郑文哲

参考文献(References)：

• [1]朱剑雄,谢如堂,高宏阁.小型发动机进排气系统优化[J].内燃机与配件. 2017.(01):20-21.
• [2]李理光. 2017中国大学生汽车大赛规则[Z]. 2017.
• [3]卢超,洪伟,王俊峰,等.进气限制器对FSAE赛车用发动机性能的影响[J].小型内燃机与摩托车. 2012,(02):17-20.
• [4]郑英杰. FSAE赛车进气系统CAE仿真及优化设计[D].长安大学. 2014.
• [5]谭正平,黄海波,王永忠. FSAE赛车发动机进气系统结构参数优化[J].西华大学学报(自然科学版), 2017,(01):82-87.
• [6] GAMMA T.GT-Power user’s manual[M]. 601 Oakmont lane, Suite 220, Westmont, IL, USA.:Gamma Technologies Inc.,2004.
• [7]魏春源.高等内燃机学[M].北京:北京理工大学出版社，2001:19-20.
• [8]张欣欣,文健康,冯策. FSAE赛车发动机进气系统优化设计[J].农业装备与车辆工程, 2015, 51(9):20-24.
• [9] LIU J P,BINGHAM J F.A study on the intake pressure wave actions and volumetric efficiency-speed characteristics of multi–cylinder engines[J].Transaction of CSICE,1997,15(02):138.
• [10] Giovanni Vichia, Luca Romania, Lorenzo Ferrarib, Giovanni Ferraraa. Development of an engine variable geometry intake system for a Formula SAE application[J]. Energy Procedia,2015,(81):930-941.
• [11] HAMILTON L J, COWART J S, LEE J E, et al. The effects of intake plenum volume on the performance of a small naturally aspirated restricted engine[J]. Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 2011,133(01):513.
• [12] BROOKS BYAM, JACKIE FSADNI, AIIEN HART, et al.An experimental approach to design, Build, And test a throttle body and restrictor system for Formula SAE racing. SAE, 2006,(01):0748.
• [13] Zhao Qian, Dong Jin, Wang Xijie, et al. Exhaust Manifold TMF Analysis[A]. 2013中国汽车工程学会年会论文集[C]. 2013.
• [14]阎春利,李长威.汽车发动机原理[M].北京：机械工业出版社, 2014.