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切花用百合水耕栽培技术之开发I摘要题目：轻航机引擎室热场的改善探讨摘要内容：轻航机引擎室气场分布的好坏，干脆影响到引擎的散热效。因此，本文运用计算体学(Computational Fluid Dynamics)软件Fluent，针对轻航机引擎室的热场进值模拟与分析，从原始模型的计算结果，发觉气到引擎汽缸上，造成引擎汽缸的表面温过高。本文于是依据原始模型的缺点，在引擎室内设计导管、导板以及在整罩侧面增加排气口位置等 6 个模型进热场的改善，最终并依据 模拟结果将其中 4 个较好的改善模型整合成一个模型增加热场的改善效果。从探讨的结果可知，在引擎室内增加导板与导管有助于引导气向引擎汽缸，使引擎汽缸的表面温快速下，而增设出口位置可以使引擎室内的压下，导致气容通过引擎室，让过引擎的气速变大。另外，整合模型的仿真结果显示，引擎汽缸的表面温从原型的 555.58K (282.43 o C ，右前方汽缸 ) 与 567.07K (293.92 o C ，左前方汽缸 ) 至 359.48K (86.33 o C ，右前方汽缸 ) 与 358.75K (85.60 o C ，左前方汽缸 ) ，符合引擎在运转时，明书的温规范值，显示整合模型可以有效改善轻航机引擎的散热。II关键词：轻航机、引擎室、计算体学、热场3 Abstract Title of Thesis: The Study on the Improvement of Thermofluid Field of theEngine Compartment of a Light Aircraft The Contents of Abstract in this Thesis:The distribution of thermolfluid fluid of the engine compartment of alight aircraft will directly affect the thermal discharge of an engine. Therefore,this study uses the software of Computational Fluid Dynamics-Fluent tosimulate and analyze the thermofluid field of the engine compartment of alight aircraft.The results from the prototype indicate that the airflow dose notflow to the engine cylinder easily, and this causes the surface temperature ofengine cylinder too high. Hence this study is based on the defects of theprototype to design the guide pipe, the guide vane in the engine compartmentand increase the outlet on the side of the cowling, which are used to establishsix improved models. Finally, four improved models, which have betterimproved thermifluid conditions, are integrated into the model 7. It can beseen from the results of this study, the guide pipe and the guide vane arehelpful to guide the airflow to the engine cylinder, and reduce the surfacetemperature of engine cylinder quickly; the increase of the outlet can decreasethe pressure in the engine compartment, make airflow pass through the enginecompartment easily, and result in increasing the velocity of airflow. Besides,the result of model 7 indicates that the surface temperature of engine cylinder4 is reduced from the prototype of 555.58K (282.43 o C, the front right of theengine cylinder) and 567.07K (293.92 o C, the front left of the engine cylinder)to the integrated model 7 of 359.48K (86.33 o C, the front right of the enginecylinder) and 358.75K (85.60 o C, the front left of the engine cylinder), itconforms to the temperature specification written on the installation manualfor ROTAX 912S aircraft engine.This study reveals that the integrated model7 improves the thermal discharge of the engine of a light aircraft. Keyword:LightAircraft,EngineCompartment,ComputationalFluidDynamics, Thermofluid FieldVI目 摘要.I Abstract.III谢志 . V 目.VI 表目 . VIII 图目.IX 符号明 . XIII 第 1 章 绪 . 11.1 前言 . 11.2 文献回顾 . 21.3 探讨目的 . 41.4 文架构 . 4第 2 章 探讨方法 . 62.1 统御方程式 . 62.2 值方法 . 82.3 紊模式 . 102.4 引擎汽缸所散发之热通 . 12第 3 章 模拟分析步骤. 143.1 建几何模型 . 143.2 建外围场 . 173.3 设定 . 183.4 网格收敛 . 22第 4 章 结果与讨 . 264.1 原始模型 . 31VII4.2 改善模型 1 . 344.3 改善模型 2 . 384.4 改善模型 3 . 424.5 改善模型 4 . 464.6 改善模型 5 . 504.7 改善模型 6 . 544.8 改善模型 7 . 584.9 温场 . 62第 5 章 结与建议 . 675.1 结 . 675.2 建议 . 67考文献 . 69 作者简介 . 728表目 表 3-1 引擎和整罩材性质表 . 19表 3-2 左侧速监测点坐标位置表 . 21表 3-3 右侧速监测点坐标位置表 . 22表 3-4 温监测点坐标位置表 . 22表 3-5 8 种同网格之引擎整罩升系和阻系值 . 23表 4-1 7 种改善模型修改明表 . 26表 4-2 原始模型与改善模型 7 监测位置温表 . 669图目 图 2-1 二维的三角网格示意图19. 9 图 3-1 Invent 2008 引擎绘制完成图 . 14 图 3-2 Invent 2008 整罩绘制完成图 . 15 图 3-3 Gambit 产生排气歧管线图 . 15 图 3-4 UGS NX6 排气歧管绘制完成图 . 16图 3-5 引擎与整罩组合图 . 16图 3-6 引擎室外围场完成图 . 17图 3-7 引擎材设定图 . 19图 3-8 速监测点位置示意图 . 20图 3-9 温监测点位置示意图 . 21图 3-10 引擎整罩之升系曲线图 . 23图 3-11 引擎整罩之阻系曲线图. 24图 3-12 169 万网格的外围场网格分布图 . 24图 3-13 169 万网格的引擎室内部网格分布图 . 25图 4-1 原始模型图. 27图 4-2 改善模型 1(于前方加设进气口). 27图 4-3 改善模型 2(于前方加设进气导管). 28图 4-4 改善模型 3(于前方进气口加设导板). 28图 4-5 改善模型 4(于整罩侧中间处加设导板). 29图 4-6 改善模型 5(于整罩侧中间处加设排气口). 29图 4-7 改善模型 6(于整罩后方防火墙侧中间处加设排气口) . 30图 4-8 改善模型 7( 将场改善效果较好的方法整合在一个改善模型内 ). 3010图4-9 原始模型在引擎汽缸中心X-Y平面上的压分布图 . 31 图 4-10 原始模型引擎表面旁边的气速向图 . 32 图 4-11 原始模型引擎表面旁边的气速向上视图 . 32图 4-12 原始模型在引擎汽缸中心 X-Y 平面上的速向图 . 33图 4-13 原始模型在引擎汽缸中心 X-Y 平面上的线图 . 33图 4-14 原始模型监测位置速图 . 34 图 4-15 改善模型 1在引擎汽缸中心 X-Y平面上的压分布图 . 35 图 4-16 改善模型 1 引擎表面旁边的气速向图 . 35 图 4-17 改善模型 1 引擎表面旁边的气速向上视图 . 36 图 4-18 改善模型 1在引擎汽缸中心 X-Y平面上的速向图 . 36 图 4-19改善模型 1 在引擎汽缸中心 X-Y 平面上的线图 . 37 图 4-20 改善模型 1 与原始模型监测位置速比较图 . 37 图 4-21 改善模型 2在引擎汽缸中心 X-Y平面上的压分布图 . 39 图 4-22 改善模型 2 引擎表面旁边的气速向图 . 39 图 4-23 改善模型 2 引擎表面旁边的气速向上视图 . 40 图 4-24 改善模型 2在引擎汽缸中心 X-Y平面上的速向图 . 40 图 4-25改善模型 2 在引擎汽缸中心 X-Y 平面上的线图 . 41 图 4-26 改善模型 2 与原始模型监测位置速比较图 . 41 图 4-27 改善模型 3在引擎汽缸中心 X-Y平面上的压分布图 . 43 图 4-28 改善模型 3 引擎表面旁边的气速向图 . 43 图 4-29 改善模型 3 引擎表面旁边的气速向上视图 . 44 图 4-30 改善模型 3在引擎汽缸中心 X-Y平面上的速向图 . 44 图 4-31改善模型 3 在引擎汽缸中心 X-Y 平面上的线图 . 4511图 4-32 改善模型 3 与原始模型监测位置速比较图 . 45 图 4-33 改善模型 4在引擎汽缸中心 X-Y平面上的压分布图 . 4712图 4-34 改善模型 4 引擎表面旁边的气速向图 . 47 图 4-35 改善模型 4 引擎表面旁边的气速向上视图 . 48 图 4-36 改善模型 4 在引擎汽缸中心 X-Y 平面上的速向图 . 48 图 4-37 改善模型 4 在引擎汽缸中心 X-Y 平面上的线图 . 49 图 4-38 改善模型 4 与原始模型监测位置速比较图 . 49 图 4-39 改善模型 5 在引擎汽缸中心 X-Y 平面上的压分布图 . 51 图 4-40 改善模型 5 引擎表面旁边的气速向图 . 51 图 4-41 改善模型 5 引擎表面旁边的气速向上视图 . 52 图 4-42 改善模型 5 在引擎汽缸中心 X-Y 平面上的速向图 . 52 图 4-43 改善模型 5 在引擎汽缸中心 X-Y 平面上的线图 . 53 图 4-44 改善模型 5 与原始模型监测位置速比较图 . 53 图 4-45 改善模型 6 在引擎汽缸中心 X-Y 平面上的压分布图 . 55 图 4-46 改善模型 6 在引擎表面旁边的气速向图 . 55 图 4-47 改善模型 6 在引擎表面旁边的气速向上视图 . 56 图 4-48 改善模型 6 在引擎汽缸中心 X-Y 平面上的速向图 . 56 图 4-49 改善模型 6 在引擎汽缸中心 X-Y 平面上的线图 . 57 图 4-50 改善模型 6 与原始模型监测位置速比较图 . 57 图 4-51 改善模型 7 在引擎汽缸中心 X-Y 平面上的压分布图 . 59 图 4-52 改善模型 7 引擎表面旁边的气速向图 . 59 图 4-53 改善模型 7 引擎表面旁边的气速向上视图 . 60 图 4-54 改善模型 7 在引擎汽缸中心 X-Y 平面上的速向图 . 60 图 4-55 改善模型 7 在引擎汽缸中心 X-Y 平面上的线图 . 61图 4-56 改善模型 7 与原始模型监测位置速比较图 . 61图 4-57 原始模型引擎表面的温分布图 . 62图 4-58 原始模型引擎表面的温分布上视图 . 63XII图 4-59 原始模型在引擎汽缸中心 X-Y 平面上的气温分布图 . 63 图 4-60改善模型 7 引擎表面的温分布图 . 64 图 4-61 改善模型 7 引擎表面的温分布上视图 . 65图 4-62 改善模型 7 在引擎汽缸中心 X-Y 平面上的气温分布图 65图 4-63 改善模型 7 与原始模型监测位置温比较图 . 6613符号明 符号 明 A 截面积、汽缸表面积 rA 面对 A f 面 f 的面积 a p 、 a nbφ p、 φ nb的线性系C 比热 C d 阻系 C l 升系 C u 黏性系，是平均应变与旋的函值 C 2 、 C lε 常 o C 摄氏温标c 音速 c p 等压比热 G b 浮影响所产生的紊动能 G k 平均速所产生的紊动能14h 热对系 K 凯氏温标 k 热传导系；紊动能 Ma 马赫 N faces 围绕网格的面 nb 邻近的网格 p 静压 Qamp; 热q 热通 R 气体常 S 平均应变张的模块系 S T 黏性消散项 S w 源项 S φ 每单位体积 φ 的源项T 温；扭矩 t 时间 u 、 v 、 w x 、 y 、 z 方向的速15V V 速V 限制体积或网格体积 r 速向 Wamp; 功 x 、 y 、 z 卡式坐标系统Y M 可压缩紊中，过扩散产生的波动所产生的影响Γ φ φ的消散系 Δ T 排气歧管温与大气温的温差 Ω ij角速 ω k 在旋转坐标下的平均旋转张 ( ∇ φ ) n, fφ 在面 f 垂直方向的梯 γ 等压比热与等容比热的比热比 ε 消散 μ 动黏 ρ 密16v vρ f V f φ f ⋅ A f面质通 σ k 紊动能的有效紊普特 σ ε 紊消散的有效紊普特φ 任一物φ f φ 过面 f的值ω 、 ω k角速11.1 前言第 1 章 绪航空产业具有技术密集、密集、附加价值高及产业关性广之特性，为先进国家工业水平之重要指标。国内航空产业中，除汉翔航空工业股份有限公司较具规模之外，其余大多为中小企业，这些公司的核心能在于优的制造技术、低成本与活的制造管，但普遍缺乏研发人员从事产品或关键技术之创新研发，因此多的产品与技术停在仿制阶段，无法与其他国家的公司较长短；再加上航空组件产品均需通过国际承认之适航认证程序，因此无法成为国际知名航空产业制造大厂的供货商，带多商机。然而超轻型航空载具这一的飞器，在世界各国中归于航空运动休闲产业的范畴内，相关法规的规范及技术门坎并像一般运输用航空器那么严格，且无适航认证的须要，同时因单价较低，一些航空产业制造大厂投入的意愿也相对高，所以并无独占性的厂商出现。因此政院在我国航空产业发展方案 1 中规划未航空运动休闲产业的发展愿景、目标、策及实施要点如下：(1) 愿景：健全国内航空运动休闲活动之环境，发展我国成为国际级航空运动休闲重镇。(2) 目标：航空运动休闲活动未十营业额达到新台币 30 亿元。(3)