MPC排气管系统结构参数优化方法探讨

本文通过对MPC内气体流动损失原因的分析,选取了支管与总管间的夹角α、支管截面收缩比φ、总管直径D以及支管曲率半径R作为MPC的主要结构参数。在不同结构方案装于6135ZD柴油机上的试验结果的基础上,利用经过试验验证的专门模拟MPC系统的计算程序,对α、φ、D、R单独对排气能量利用率及柴油机主要性能参数的影响进行了计算分析,并提出了它们的设计原则,从而可为进行MPC排气管系统的最优设计提供参考。     

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。     

排气管内二维非定常流动的冷态试验

为了认识排气管内的多维流动特性,提供排气管二维非定常流动计算的边界条件和考题数据,设计了１根二维的排气管模型．在柴油机倒拖时,测量了该模型排气管内６个截面的压力和速度分布的变化,研究了模型排气管内二维非定常流动．测量结果显示,同一截面不同测点的压力变化曲线非常接近;支管的速度分布曲线是不对称的,其峰随偏向支管的内壁面,进入总管后速度曲线呈偏向总管外壁面的不对称分布,随后渐渐变为对称分布．测量结果可用于排气管二维非定常流动的计算．     

排气管结构对多缸增压柴油机进气不均匀性的影响

作者在某V型8缸柴油机性能试验和多个气缸压力测量的基础上,对该柴油机的一维性能仿真计算模型进行了标定和校核,并应用验证后的模型计算和分析了该柴油机采用脉冲增压排气管、等压增压排气管、MPC排气管时各缸进气流量的不均匀性及其差异.结果表明:采用不同的排气管结构时各缸进气不均匀度的差异很大,采用等压、MPC排气管时的进气不均匀度比较接近,而采用脉冲排气管时的进气不均匀度比前两者小得多.     

MPC增压系统三分支流动计算模型研究

提出一种计算柴油机排气管三分支中气体流动过程的数学模型；其主要特点是以动量方程代替压力损失模型扣拟动量方程，用Ｖａｚｓｏｎｙｉ公式计算出在马赫数小于０．４５条件下的动量损失系数。并在动量损失系数与分支中的流动状态无关的情况下将所计算出的结果外延到整个亚音速范围。算例分析表明，新模型的计算结果与实验吻合。     

不同雷诺数下90°弯管内流动特性的数值研究

运用FLUENT软件中的RNGk-ε模型对不同Re下圆形截面90°弯管内空气流动进行了模拟,分析了管内压力分布、二次流动和壁面上压力系数的变化,研究了Re不同时对壁面压力系数的影响.发现在气流进入弯管段后,流场由于流体惯性和分子黏性的相互作用,各个截面上出现了对称的二次流涡对.随Re增大,流体对于管道壁面的压力增大,管内压力损失也在增大.管道壁面上的压力系数随Re的不同差别不大,Re越大,压力系数越小,并且管道外壁面变化比内壁面更加明显.湍流时压力系数沿程变化比层流明显很多,曲率的影响也要强于层流.     

柴油机扩压排气支管的冷态性能研究

通过理论计算和试验研究，对模件式单排气总管系统扩压长支管的排定常流动特性进行了分析，理论和实测结果结果吻合较好，结果表明：ＭＳＥＭ系统采用扩压长支管系统能够明显地降低排气背压和排气总管的压力波动，减少排气系统的能量传递损失，为高增压，超高增压柴油机采用ＭＳＥＭ系统扩压长支管系统提供了理论基础。     

美式看跌期权的加权有限差分法

建立了标的资产具有连续分红和交易成本的美式看跌期权的定价模型,通过无套利定价原理把该定价模型转化为带边界的变系数偏随机微分方程;采用加权有限差分法求解该变系数偏随机微分方程,计算结果与显式差分法、隐式差分法、Crank-Nicolson差分法等计算结果进行比较,其计算结果比这3种差分法更精确.     

垂直上升内螺纹管中高压汽-水两相流截面含汽率的测量

利用四头内螺纹管构建了水平绝热管和垂直绝热管组合元件,在压力为11.3、14.2、21.5 MPa,质量流速为250~1 200kg/(m2·s),热负荷为50~300kW/m2的范围内,采用压差替代法对内螺纹管内垂直上升流动的高温、高压汽-水两相流进行了截面含汽率的测量,并分析了系统参数对截面含汽率的影响。与经典公式的计算结果对比发现,Zivi模型和我国电站锅炉水动力计算标准与试验数据相差较小,其中Zivi模型与文中试验数据误差小于15%。基于试验数据,分压力拟合了体积含汽率经验公式,与试验值相比绝大部分点的相对误差小于15%,在高干度区相对误差小于10%。研究结果表明,基于压差替代法,采用所提模型可以对垂直内螺纹管内高温、高压汽-水两相流体参数进行有效测量。     

底部设置隔壁式岔管的调压室水力特性三维数值分析

为了研究底部设置隔壁式岔管的调压室复杂水力特性,通过构建底部设置隔壁式岔管的调压室结构的三维数值计算模型,分析了典型流态下调压室的水流流态特性、分流/合流流态下局部水头损失系数与分流比的关系、正常运行工况下水流流经调压室底部的水头损失系数和水头损失特性,并推导得到了水流全部流进/流出调压室的水头损失系数和流量系数转换公式,较全面阐明了底部设置隔壁式岔管的调压室的局部水力特性。结果表明,三维数值模拟方法能准确揭示相应调压室结构的水力特性,水流全部流进/流出调压室的流量系数总体介于0.6~0.8之间,与规范相比,水流流进/流出调压室的流量系数相对较大。     

不同排气系统对涡轮增压柴油机性能的影响

以某增压中冷柴油机为研究对象,利用GT-POWER软件建立了该增压中冷柴油机工作过程仿真模型,并根据试验数据进行了校核计算.在上述工作的基础上,对增压柴油机的三脉冲排气系统进行了改型设计,建立了MPC排气系统和定压排气系统仿真模型,验证了模型的有效性.通过对三种排气系统的仿真及对比分析,表明MPC及定压排气系统选取合理的较小排气管径能够降低发动机油耗,减弱涡轮进口压力脉动,保证较高的涡轮效率和功率输出;发动机额定工况下,三种排气系统对发动机及涡轮性能的影响存在明显差异,三脉冲系统的发动机性能优于MPC与定压排气系统;发动机中低转速时,MPC系统使得涡轮效率较三脉冲与定压系统有所提升.      

集聚纺集聚区须条等截面部分的力学分析

通过对集聚区内须条的集聚过程分析，建立须条的受力模型，发现须条在集聚过程中会产生附加捻度，并且对影响须条附加捻度的各种因素：异型管开槽长度、负压大小、须条和网格套圈间的摩擦因数以及异型管的曲率半径进行了分析。设计相关实验对集聚区内须条的力学模型进行了验证。结果表明所建立的集聚区内须条的力学模型是正确的。     

连续油管螺旋段摩阻压耗数值模拟

根据流体力学理论,以连续性方程和N-S方程为控制方程,对连续油管螺旋段牛顿流体流动进行数值模拟,研究螺旋段的流动特性及其摩阻压耗的变化规律,在此基础上以迪恩数和曲率为自变量、考虑曲率和管路的几何尺寸对摩阻系数的影响,建立一套针对牛顿流体预测螺旋段摩阻系数的回归公式,并与精选的几个适用性较强的预测公式进行对比。结果表明:由于二次流的存在,螺旋段的流动压耗较一般直管段大,且不能忽略;回归公式在层流和紊流区预测结果与适用性较强的公式结果具有很好的一致性,验证了用数值模拟方法研究螺旋段的可行性。所提出的螺旋段摩阻压耗预测公式可为连续油管流体力学研究提供方法和理论上的支持。     

涡轮增压柴油机利用进排气管压力波动的废气再循环系统计算

提出了采用单向阀利用进排气压力波动的废气再循环（EGR）系统,应用一维非定常流动模型对该系统进行了模拟,并以此计算比较了该单向阀EGR系统的不同方案,分析了有无EGR冷却器,EGR冷却器与单向阈的相对位置,EGR管布置形式等对系统EGR率,泵气损失等的影响。     

从动能损失看弯道路段的通行能力

基于元胞自动机NaSch交通流模型,提出弯道交通流的能耗公式.在开放边界条件下研究不同弯道曲率半径、弧长、摩擦系数等因素对各种能耗的影响.模拟结果表明:在不同影响因素情况下,对应的各种能耗随进车概率的变化趋势相似,安全能耗总是最小的,趋于零;弯道的曲率半径和摩擦系数越小、弯道弧长越长,出现能耗平台的临界进车概率点越小,...     

混合润滑状态下渐开线直齿轮啮合效率分析

针对齿轮通常在混合润滑状态下工作的实际情况,对齿轮啮合面进行受力分析,结合弹流润滑和边界润滑两种摩擦系数,建立了混合润滑状态下的动态摩擦系数数学模型.建立了以瞬时压力角为变量的齿轮滑动摩擦功耗和滚动摩擦功耗数学模型,避免了现有的沿啮合线积分的功耗模型存在原理误差的问题.最后,对提出的混合润滑状态下渐开线直齿轮啮合功耗进行仿真,并与弹流润滑仿真、实验数据进行比较分析,验证了混合润滑状态下渐开线直齿轮摩擦系数模型以及啮合效率模型的可行性.     

环形混合器混合排气系统气动形面的优化设计

以B样条曲线为基础、采用计算流体力学方法,并结合改进的粒子群优化算法,提出了一套环形混合排气系统喷管型线与环形混合器径向位置的一体化优化设计方法,并采用该方法对某型使用中的环形混合器混合排气系统进行了优化设计.优化结果表明,较之原始模型,优化后的环形混合器混合排气系统在流量分配方面与设计值更为接近,涵道比的误差为2.8%.气动性能方面,设计条件下,优化模型推力为原始模型的1.061倍,总压恢复系数则提升至0.995;在非设计条件下,优化模型的总压恢复系数较原始模型提高了0.7%和0.4%,推力较原始模型提高了1.2%和2.7%.     

基于质量守恒边界条件的液压缸织构表面空化模型

传统的雷诺边界条件没有考虑到微凹坑织构中存在的空化现象,较难准确预测织构化表面的润滑特性。本文以液压缸缸筒-活塞摩擦副为研究对象,基于质量守恒的边界条件,建立均匀分布的微凹坑织构表面油膜压力与变密度两者之间的空化数学解析模型,采用中差分模型和迎风算法进行数值离散,得到摩擦副中油膜的压力分布以及空化生成的位置。FLUENT仿真结果验证了该空化模型的有效性。