内燃机实现稀薄燃烧技术的缸内流场分布规律研究

采用数值仿真和试验研究相结合的方法,对缸内混合气体的流场分布规律进行数值模拟,对运算结果进行了分析,发现气体的压力场、温度场、速度场等流场的分布随点火提前角、空燃比、温度和压力的变化而发生改变的规律,为点火系统的能量计算提供实验依据,使稀薄燃烧最终得以实现.     

装载机冷却系统流场均匀性的CFD分析

运用CFD数值模拟技术,引入速度均匀性指数和速度变异系数的概念定量分析装载机冷却系统流场均匀性程度,利用速度矢量图、旋转涡量占比等值分布图分析装载机冷却系统流场不均匀的原因。研究表明,流场速度均匀性指数等于09时,与速度变异系数等于025时的流场均匀性相当,速度均匀性指数可以作为诊断流场是否均匀的标准;比较不同截面上的流场均匀性评价指标发现,散热舱内流场的均匀性在入口段表现优秀,在冷却风扇上下游却不合格,且均匀性程度沿冷却空气的流动路径逐渐降低;旋转涡量占比大是导致冷却系统流场不均匀的主要原因。试验测试结果验证了CFD数值模拟的可靠性,可为装载机冷却系统设计提供有效指导。     

采空区流场非线性渗流的改进迭代算法

针对冒落采空区风流移动同时存在紊流、过渡流、层流的非线性渗流问题,结合有限元方法,提出以变渗透系数的达西(Darcy)渗流反复迭代求得非线性渗流.计算中根据迭代方法的特点,为改进迭代算法振荡性收敛效果,引入动态收敛因子(即初始收敛因子和阻尼收敛因子),讨论了收敛因子对收敛过程的影响,通过合理联合选取初始收敛因子和阻尼收敛因子,使迭代的收敛速度更快.与Darcy渗流相比,采空区非线性渗流速度场趋向于平缓,计算结果与实际流态更接近.得到采空区风压等值线与流函数线正交的流网、漏风强度分布(速度场),给出了采空区流态变化与过渡的分布结果.迭代方法满足工程要求.     

人体上呼吸道中呼吸气流特性的研究

基于医学CT（ computed comography）扫描得到的原始图片,利用图像辨识技术,重建一个包括鼻腔、咽、喉和主气管的真实人体上呼吸道的三维几何结构．采用大涡模拟法求解其复杂几何结构内的气体流动现象,计算中采用与实际呼吸过程相对应的呼吸强度来仿真呼吸过程．讨论和分析呼吸道内气流和压力的分布特性和规律．结果表明：在咽部由于突缩几何结构的存在,导致速度剧烈上升和压力的急剧下降;在吸气和呼气过程中流场结构和压力的分布存在较大的差异;随着呼吸强度增大,呼吸道内最大速度增大,内外压力差也增大。     

内燃机缸内冷态湍流流动及传热的二维数值计算

阐述内燃机缸内冷态湍流流动和传热的一种二维数学模型，即用数值方法求解控制缸内气体流动和传热的一组偏微分方程组，得到缸内流场及温度场，进而求出壁面处温度的变化规律．计算是基于控制容积法，采用可在轴向伸缩变化的轴对称动坐标系．在压力较正方程和Ｋ－ε湍流模型中均考虑了流体的压缩性效应，旋流也作为因变量之一纳入了计算．对平顶及带凹坑的燃烧室的模拟计算结果与实验数据相吻合．     

圆筒燃烧室旋流流场的研究

本文介绍圆筒燃烧室内双股同心旋转射流物理模型实验与数值模拟的研究结果。数值模拟按著者最近提出的湍流涡量输运方程,采用ψ-ω方法及K-ε湍流双方程模型,Rodi提出的壁函数,以及Spalding教授等提出的计算湍流回流的方法。本文工作表明,用涡量—流函数法及K—ε双方程模型计算强旋流及回流是可行的。     

内燃机排气余热回收温差电单偶的模拟分析

选取Bi2Te3和CoSb3两种温差电材料对温差电单偶建立了数学模型,导出温差电单偶的功率和效率计算公式,分析冷热端陶瓷片表面温度、温差电单偶长度以及表面对流传热系数对温差电单偶性能的影响,并对比两种材料在相同条件下的性能.分析结果表明:提高热面温度、降低冷面温度、缩短温差电单偶的长度和提高热表面对流传热系数均可以提高温差电单偶的最大输出功率,但最大转换效率却不能随之持续增大,缩短温差电单偶的长度甚至会使最大转换效率降低.两种材料的温差电单偶相比较,Bi2Te3材料制成的温差电单偶更适用于对600,K以下的低温热量进行回收,而CoSb3材料制成的温差电单偶则更适用于对内燃机排气等700,K以上的中高温热量进行回收.     

CFD在内燃机中的应用

介绍了计算流体力学(CFD)的技术及其工作原理,阐述了CFD的应用对象,特别是在内燃机上的应用.概述了CFD技术在国内外的应用现状,并对其进行了展望.     

内燃机燃烧分析仪的开发与应用

为了测录内燃机缸内的压力及温度,开发了一种内燃机燃烧分析仪,该分析仪由国产高速数据采集卡及自行开发的控制软件组成,它不仅能精确设置每度曲轴转角内采样点的个数和采集循环数,而且在采集过程中能实时计算和表征内燃机工作过程的压力升高率、平均指示压力、循环变动率、放热率等参数。经实际使用以及与国外产品相比表明,此分析仪具有全中文界面、价格低、操作简单、使用维护方便、功能便于扩充等优点。     

内燃机的活塞设计

介绍了内燃机活塞设计的方法和原则。通过对温度场计算和温度应力、机械应力的计算以及二者叠加的综合应力的分析,解释了活塞设计中的关键问题,为内燃机的活塞设计提供了一种实用的设计方法。     

用任意拉格朗日-欧拉法计算内燃机缸内流场

本文应用任意拉格朗日－欧拉法（ＡＬＥ）对内燃机压缩冲程缸内气体流动进行数 值模拟。采用可按规定速度运动的任意四边形网格，二维轴对称模型，燃烧室可具有 复杂几何形状。湍流的影响用简化的亚网格尺度湍流粘性公式模拟。对三台发动机作 了模拟计算，并与实验做了对比，其吻合程度是满意的。文中还对缸内挤压涡流的形 成和特点作了讨论。     

圆筒燃烧室内双股同心旋转射流的流场

本文数值模拟了圆筒燃烧室内双股同心强旋流流场及其湍流参数的分布。计算中,对Kolmogorov-Prandtl旋涡粘性系数假定中的经验系数C_μ做了初步调试,认为C_μ对不同流场及同一流场中的不同点都有可能不同,而且C_μ应具有各向异性的特性。实验结果表明:数学模型与计算方法,对模拟轴对称强旋流场是可行的。     

火花点火发动机燃烧室内温度场的实验研究

在实际点火发动机上，利用激光剪切法结合高速摄影，测取了大量燃烧室内干涉条纹图，获取了缸内燃烧的二维温度场，并估算出火焰传播速度。从温度场可以看出，燃烧过程中缸内大致可分3个区：已燃区、未燃区和燃烧区。燃烧区温度最高，温度梯度大；已燃区温度次之，梯度较小；未燃区温度最低，但梯度较大。燃烧过程中，缸内的火焰面以近似球面向未燃区推进，火焰传播速度开始较小，随着燃烧的进行，迅速增大，达到一最大值后，逐渐减小，直至燃遍整个燃烧室。     

O-SEPA选粉机内部流场数值模拟的方法选择

O-SEPA选粉机的内部结构复杂,相对于传统试验方法,模拟仿真可以反映出其内部流场的情况。基于CFD理论使用有限体积CFD分析软件Fluent 6.3对O-SEPA1000选粉机内部三维流场进行数值模拟是比较经济可行的一种方法。在数值模拟过程中,其选择方法尤为重要,直接关系到数值模拟是否成功,结果是否足够精确。经过试验验证,文中讨论的方法比较准确地反映了选粉机内部流场的各种特性。