밸브 타이밍 변화에 따른 가솔린 엔진의 유동 및 연소 특성에 관한 수치 해석적 연구
Numerical Study of Variable Valve Timing on The In-Cylinder Flow and Combustion Characteristics of Spark Ignition Engine
- 주제(키워드) 가변밸브타이밍 , 수치해석을 이용한 엔진해석 , 가솔린 엔진 , Valve Timing , In-Cylinder
- 주제(KDC) 556
- 주제(DDC) 629
- 발행기관 아주대학교 일반대학원
- 지도교수 최윤호 교수님
- 발행년도 2007
- 학위수여년월 2007. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 기계공학과
- 본문언어 한국어
초록/요약
엔진에 대한 연구는 자동차를 개발하는 과정에서 가장 핵심 부분이라고 할 수 있으며, 이 부분에서 수치해석을 이용하게 되면 실험에서 하기 어려운 유동장의 관찰이나 측정하기 어려운 영역에 대한 예측을 쉽게 할 수 있다. 본 연구는 이러한 수치해석을 이용하여 가솔린 엔진의 밸브타이밍 변화에 따른 실린더 내부 유동 및 연소 특성을 파악하는 것이 주된 목적이다. 본 연구를 수행함에 있어 FLUENT의 Moving Dynamic Mesh의 적용 가능성을 검토하고, 밸브 타이밍 변화에 따른 흡기 밸브 주변의 공기 유동을 관찰함과 동시에 실린더 내부 평균 압력을 분석했다. 또한 흡입, 압축 과정동안의 텀블 유동 및 난류 강도 특성에 대해서도 연구를 수행하였고, 추가적으로 2차원 엔진의 연소 모델을 적용시켜 연소 특성을 알아보았다. 연소 모델은 Premixed Zimont Combustion Model을 사용하였으며, 검증은 참고문헌[4]를 이용하여 수행하였다.
more초록/요약
The study of an engine is one of the core parts in the process of automobile development. The numerical analysis makes it possible to predict the flow fields that are hard to get with an experiment. The purpose of the present study is to understand flow and combustion characteristics inside the cylinder in accordance with the variation of valve timing of a gasoline engine. In this study, the possibility of application of the FLUENT’s moving dynamic mesh was first examined. The numerical computations have been made to observe the air flows around intake valves according to the variable valve timing and analysis of the inner average pressure is presented. Characteristics of tumble flow and turbulent intensity during the intake and compression process has also been investigated. Finally, studies on characteristics of combustion were made in two-dimensional engine by applying the premixed zimont combustion model. The computational results were validated through several other numerical and experimental studies.
more목차
1. 서론 = 1
2. 수치 해석 방법 = 3
2.1. 3차원 Navier-Stokes 지배방정식 = 3
2.2. 난류 모델 (Turblence model) = 4
2.3. 연소 모델 = 5
2.3.1. 난류 프레임 속도 (Turbulent Flame Speed) = 5
2.3.2. 난류 길이 척도 (Turbulence Length Scale) = 6
2.3.3. 프레임 확장 영향 (Flame Stretch Effect) = 6
2.4. 스파크 점화 모델 = 8
2.5. SIMPLE 알고리즘 = 10
2.6. 수치해석 기법 = 11
2.7. 격자계 = 13
2.7.1. Dynamic Mesh 보존 법칙 = 13
2.7.2. Spring Based Smoothing Method = 14
2.7.3. Dynamic Layering Method = 15
2.7.4. Remeshing Methods = 16
2.8. 경계 조건 = 20
2.8.1. 벽면 경계 조건 = 20
2.8.2. 입구 및 출구 경계 조건 = 20
2.8.3. 내부 경계 조건 = 20
3. 모델 검증 및 해석 결과 = 24
3.1. 해석 코드의 타당성 검토 = 24
3.1.1. 3차원 모터링 엔진 모델 검증 = 24
3.1.2. 2차원 연소 모델 검증 = 25
3.2. 밸브 타이밍 소개 = 32
3.3. 해석 결과 = 34
3.3.1. 3차원 모터링 엔진 = 34
3.3.2. 2차원 연소 엔진 = 36
4. 결론 = 71
참고문헌 = 72
ABSTRACT = 74
