可变进气涡流系统气道入口流速的PIV测量

为了研究双进气道柴油机缸内涡流的调节原理及性能,在稳流气道试验台上测试了一种带涡流调节阀的新型气道组合的流通能力与调节涡流的性能.用PIV系统对各个工况下气道入口的流场进行测量,通过PIV系统输出的二维流场信息估算气道进气质量流量的变化及分配情况,同时利用AVL-FIRE对整个实验系统进行了CFD分析.结果表明,柴油机双进气道通过涡流控制阀调节直气道的进气质量流量及流速,引起总的质量流量的变化,进而改变了缸内涡流的大小.     

可变进气涡流系统气道入口流速的PIV测量

为了研究双进气道柴油机缸内涡流的调节原理及性能,在稳流气道试验台上测试了一种带涡流调节阀的新型气道组合的流通能力与调节涡流的性能.用PIV系统对各个工况下气道入口的流场进行测量,通过PIV系统输出的二维流场信息估算气道进气质量流量的变化及分配情况,同时利用AVL-FIRE对整个实验系统进行了CFD分析.结果表明,柴油机双进气道通过涡流控制阀调节直气道的进气质量流量及流速,引起总的质量流量的变化,进而改变了缸内涡流的大小.     

4105柴油机四气门缸盖切向进气道的试验研究

在进气道稳流试验台上对2种方案的切向进气道和ZH1105W柴油机进气道进行稳流试验研究,通过试验所获得的无量纲涡流数和流量系数来评价不同气道流通特性的优劣,以确定最终的气道布置方案．实验表明,对比选择后的4105柴油机切向进气道与改进后的ZH1105W柴油机螺旋进气道相比,在保证缸内涡流强度基本不变的情况下,进气道的流量系数明显高于ZH1105W柴油机的螺旋进气道,流量增幅高达35％．     

进气道结构对增压汽油机燃烧过程影响的数值模拟

为提高某三缸增压进气道喷射汽油机的燃烧效率,利用三维CFD软件AVL-FIRE对原汽油机进气道在各气门升程下的进气过程进行了稳态数值模拟计算,并对其原汽油机在1,000,r/min、3,000,r/min和5,000,r/min全负荷下的燃烧过程进行了瞬态数值模拟计算;基于计算结果提出了两种进气道优化设计方案.对优化前后的缸内速度场、湍动能场、温度场、瞬时放热率及燃烧持续期进行了对比研究.研究结果表明:与原气道方案相比,优化气道方案的滚流比更大,在缸内组织了更强的气流运动,点火时刻缸内的湍动能更大且分布更为合理,火焰发展期和快速燃烧期更短.通过优化进气道结构适当提高增压汽油机的滚流比,可以改善压缩行程后期缸内的气流运动,提高点火时刻缸内的湍流强度,对提高混合气的燃烧速度、促进缸内燃烧十分有利,从而可有效提升汽油机的燃烧效率.     

四气门柴油机进气道流通特性的研究

每缸采用四气门的发动机能进一步降低排放,提高发动机的动力性和经济性,本文介绍了直喷式柴油机的四气门进气系统,分析了该系统在充气效率和燃烧方面的特点,文中作者进行了螺旋气道与不同流通面积的切向气道的组合试验,讨论了四气门进气系统进气道的流通特性及进气道不同进口流通面积对进气流量和涡流动量的影响,研究结果表明采用四气门进气系统,是气流通面积增加３％;另外,切向气道和螺旋气道的进气流量直接影响着缸内涡流     

四气门柴油机进气道流通特性的研究

每缸采用四气门的发动机能进一步降低排放,提高发动机的动力性和经济性本文介绍了直喷式柴油机的四气门进气系统,分析了该系统在充气效率和燃烧方面的特点文中作者进行了螺旋气道与不同流通面积的切向气道的组合试验讨论了四气门进气系统进气道的流通特性及进气道不同进口流通面积对进气流量和涡流动量的影响研究结果表明采用四气门进气系统,进气流通面积增加３９％;另外,切向气道和螺旋气道的进气流量直接影响着缸内涡流的形成,最佳的涡流效果和切向气道与螺旋气道的流量之比密切相关本文为四气门高速直喷式柴油机的进气系统设计提供了依据     

双进气道柴油机可调涡流进气道匹配规律

研究双进气道柴油机进气道的涡流比和流量系数对进气涡流调节规律的影响.在稳流气道实验台上,对两种典型的双进气道柴油机的切向气道、螺旋气道的进气流动特性和进气涡流调节特性进行试验,采用横挡板遮挡切向气道入口方式调节进气涡流.试验结果表明,在一定范围内,涡流比和流量系数之间存在线性折中关系.通过数学公式的推导和分析可知:在对柴油机的两个进气道进行匹配时,如果要拥有良好的进气涡流可调性,被调进气道流量系数应取较大值,涡流比应取较小值,不调节进气道的涡流比应取较大值.     

进气道结构对混动发动机滚流和燃烧影响

以某1.5L混合动力增压直喷汽油机为研究对象,利用稳态气道试验台架和三维仿真工具,研究了不同结构进气道对缸内稳态、瞬态滚流强度和燃烧性能的影响.研究中设计了4款不同滚流比进气道,对不同方案进行了稳态气道芯盒吹风试验,并将试验结果与三维仿真分析结果进行对比;利用三维仿真软件计算了不同进气时刻缸内瞬态滚流比、瞬态湍动能、缸...     

切向/螺旋进气道稳流实验与数值仿真

为了研究内燃机进气道及缸内的流动规律,并验证数值仿真在内燃机中流动的可行性,对典型的内燃机切向/螺旋组合进气系统的三维流场进行了稳流实验,并用商业软件Fluent数值仿真了实验条件下进气道及缸内流场.由文中给出的算法计算的涡流比及流量系数与实验结果具有较好的一致性.通过仿真流场分析发现,随着气流逐渐远离气缸盖,垂直于气缸轴向的截面上速度分布越规整,越易形成单一方向的旋涡.研究结果表明,数值仿真可以较准确地得到直观的进气道和缸内流场,补充了稳流实验.     

缸内直喷汽油机进气道优化设计研究

针对一款缸内直喷汽油机的原始进气道,应用计算流体力学软件Converge建立了三维稳态流动计算模型,在对模型进行试验标定后,对结构优化设计后的新进气道进行了仿真计算。研究结果表明,所建立的三维稳态计算模型能够较为准确的模拟计算进气道的滚流比和流量系数;新优化设计的进气道能够在不明显改变流量系数的前提下,较大幅度提升滚流比。最终获得了提升气道滚流比的优化设计结果。     

西气门紫油机两进气道的相互干扰——对气门口流场的影响

在稳流模拟试验台上,利用所研制的四气门柴油机试验缸盖和气门口三维流速测量装置,运用热线风速仪测量了四气门柴油机不同气道布置方案下的进气门出口三维流场,揭示了四气门柴油机两进气道的相互干扰对气门口流场影响的变化规律,。两气道的相互干扰使两进气道相互作用区域,近壁区域的内流速的大小和分布发生明显差异,这种差异随相互作用区域内速度峰值的增大而增加,切向速度分量影响最大,其速度大小及分布变化较大,切向气道较螺旋气道影响更大,螺旋气道对切向气道的影响随升程的增加而增大,切向气道对螺纹秘气道的影响则随升程的增大而减小。     

EGR涡轮增压柴油机的进气未燃空气质量分数估计

为解决车用EGR涡轮增压柴油机进气未燃空气质量分数无法直接测量的问题,提出了一种估计未燃空气质量分数的方法.在构建高压回路EGR涡轮增压柴油机动态模型的基础上,设计了EGR流量的高增益观测器,为进气歧管未燃空气质量分数的准确估计奠定基础;基于进排气歧管未燃空气质量分数的动态方程,设计了柴油机未燃空气质量分数的全维状态观测器,并基于李雅普诺夫稳定性理论,对设计的观测器进行了稳定性分析.分析结果表明,设计的观测器是一渐近稳定系统,可以用于对未燃空气质量分数进行估计.利用GT-Power仿真数据以及试验数据对设计的EGR流量观测器和未燃空气质量分数观测器进行验证.结果表明,设计的观测器能够对参数进行准确估计,估计误差在3%以内,满足柴油机控制系统的需求.      

有限流动水域浮体结构对水流结构的影响

基于物理模型试验,研究浮体结构在有限流动水域运行过程中对下游水流流动结构产生的影响。在不同浮体结构位置及来流条件下,对下游水流结构特征断面的流速分布、流速不均匀系数以及回流区长度进行了测量分析。结果表明:浮体结构位置对流速分布及流速不均匀系数存在明显影响;来流条件的改变同样对两者有较大的影响,其影响随着来流流量的增大而增大;回流区的长度受浮体结构位置以及来流流量影响都较大。在实际工程中,应重点关注浮体结构位置及来流流量变化引起的水流流动结构改变。     

内燃机进气稳态流动的数值模拟

利用ＳＩＭＰＬＥ方法，在适体正交曲线坐标网格下计算了内燃机进气过程中固定气阀升程的红内稳态流场。与实验结果对比，得到了合理的速度场及湍动能分布。发现气阀出口截面上的流动不能简单处理成出口或入口；大升程时气阀边缘处速度很高，此处的结构对流量系数有较大的影响。     

基于数值模拟的螺旋进气道结构优化

以实际产品为研究对象,将三维数值模拟方法应用于柴油机螺旋进气道的改进设计中.通过数值模拟,获得了该气道内气体的流速、压力及湍动能等特性参数的分布,并计算了出口处的流量系数和绕竖直轴线的转矩.结果表明:该气道的流通性能很好但产生涡流的能力还可以进一步提高;在三维流动分析基础上提出了一系列的改进措施;对比各种改进措施下的模拟计算结果,发现在不减小流量系数的前提下,适当地增加螺旋腔室定义曲线相对气门凸台中心线的距离和增大涡壳角相结合的方法可以明显提高产生涡流的能力,是一种有效而又合理的改进办法.     

涡旋压缩机排气过程的三维数值模拟计算

根据涡旋压缩机实际排气过程的特点,通过对物理模型的合理简化,建立了描述排气过程的准静态三维湍流流动数值模拟计算模型,对排气一周内不同动盘转角时刻中心腔内的流动分布及通过排气孔的流动进行了详细的数值分析.数值计算结果表明,涡旋压缩机工作腔内存在大量环流,沿着轴向在靠近排气孔0～10mm(型线高度为52mm)的范围内轴向速度很大,比同一截面内径向速度大一个数量级.从无量纲压力损失系数分布图得出,排气流动阻力损失主要集中在排气孔开启阶段,排气孔的开启特性对流动损失影响最为明显.在开设排气孔时应着重考虑孔的开启特性,纠正了目前开设排气孔面积越大越好的观点,为排气孔口的合理开设提供了理论依据.     

NACA埋入式进气口气动特性试验设计优化

为了优化(美国)国家航空咨询委员会(National Advisory Committee for Aeronautics,NACA)埋入式进气口气动特性,基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)数值方法,以阻力、总压恢复系数、出口质量流量和出口马赫数为性能指标,对3个关键几何参数进行了试验设计(design of experiments,DoE).基准工况结果表明,在进气口斜坡侧边靠近主流处有轴向涡产生.DoE结果表明,斜坡角度对性能指标影响大,斜坡扩张角角影响小,出口转折半径对阻力和出口质量流量影响大,且斜坡角度一定时折转半径越小越好.斜坡角度越小,前缘位置马赫数越小,涡管越长,同一截面速度分布越均匀,因此总压恢复系数和出口质量流量越大,且出口气流不均匀度小,气动性能佳.     

带盖板预旋系统流动与温降特性的数值模拟

为了研究带盖板预旋系统的流动与温降特性,对不同喷嘴角度和不同转速(工况)下的预旋结构模型进行了数值模拟。在相同进气条件下,研究了有无预旋结构和不同喷嘴角度下的盘腔流动与温降特性,分析了旋转雷诺数对系统流动情况和温降效果的影响。结果表明：预旋结构在盖板腔内产生的漩涡增强了盘腔的流动,相比于无预旋结构,其盖板腔压力和系统出口总温明显降低;随着喷嘴角度的增大,盘腔总温和静压均增大,温降效果变差;随着旋转雷系诺数的增大,无量纲质量流量增大,无量纲温降和总压损失系数均减小;预旋角由50°减少到30°时,系统无量纲温降增加了23.7%。     

排气三通管道分散流流动特性的数值模拟及分析

为减小排气T型三通管道中的局部压力损失,利用FLUENT软件对其分散流动特性进行数值模拟,分析支管与总管流通截面积比、夹角、质量流量比及流体温度对管道总压损失系数的影响规律。结果表明:总管流速和气体温度对总压损失系数影响不大,支管与总管质量流量比却对总压损失系数影响显著;分支管与总管夹角、分支管与总管流通截面比对总管-通支管总压损失系数的影响不明显,但对总管-分支管总压损失系数的影响显著。通过数值模拟和分析建议T型三通管推荐结构为分支管与总管夹角α=45°,分支管与总管流通截面比A3/A1的适宜范围为0.8~1。数值模拟结果与前人研究及试验结果比对,趋势一致,计算精度较高,可为类似汽车排气分流技术开发提供依据。