涡流室内气体流动的三维数值模拟

利用开发的ＥｎｇｉｎｅＣＦＤ－Ⅱ程序,对Ｓ１１００涡流室式柴油机压缩过程的气流运动进行了三维数值模拟论述了不同坐标系对网格划分和计算结果的影响,详细分析了直角坐标系下复杂体系边界条件的处理方法,给出三维模拟的计算结果,找出了涡流室内气体运动的真实过程和运动规律：在整个压缩过程中,涡流室内不存在刚体涡流,其窝心是在不断变化的,涡心位置的变化是主涡流运动和由主燃室经通道“压入”涡流室内的“射流”运动的综合结果     

涡流室式紊流燃烧柴油机中涡流室的流场特性

通过FLUENT动网格技术模拟涡流室式紊流燃烧柴油机在活塞从下止点运动到曲轴转角为2°的喷油时刻缸内气体的流动特性,得出涡流室和气缸内气体的流场矢量图、湍流变化图、压强变化图和温度变化图。研究结果表明:活塞从下止点运动开始,气缸内空气被活塞压缩进入涡流室中,并在涡流室内部形成涡流;随着压缩的不断进行,涡流室内气流运动速度逐渐增加,并且流场逐渐由紊流变化成为涡流,室内压强和温度也逐渐升高,至曲轴转角为2°的喷油时刻,喷油孔附近空气流速约为24.1 m/s,压强约为2.3 MPa,温度约为845 K,在此状态下能较好地满足机内柴油的混合及燃烧需要。     

起动孔对涡流室柴油机影响的数值模拟研究

应用数值模拟方法，对吊钟型涡流室柴油机的起动扎进行研究，分析对比了起动工况下有、无起动扎对涡流室内流场及燃油喷雾过程的影响．起动扎的开设，对整个涡流室内的主涡流形态影响不大，而对燃油喷雾过程则起促进作用，从而改善了涡流室柴油 机的冷起动性能．     

基于CFD双通道涡流室式柴油机缸内气体流动模拟研究

以BH175F1柴油机涡流室系统为研究对象,将镶块单通道改进为双通道结构,考虑启动孔,基于计算流体力学技术(Computational Fluid Dynamics,CFD)对单通道涡流室系统和双通道涡流系统从进气门关闭时刻到上止点时刻缸内气体流场特性进行数值模拟,得到单通道与双通道涡流室系统缸内速度矢量图和压力云图。研究表明:随着曲轴转角从588°CA到720°CA,气体逐渐被挤压进涡流室,单通道涡流室与双通道涡流室内形成相似涡流,单通道涡流室内平均气体流速较大,双通道涡流室内涡流流速分布较为均匀。初期缸内压力大于涡流室内压力,涡流室内逐渐形成涡流,涡核区域压力最低,近壁面区域压力较高,其中涡流室内气流运动拐角处压力最大,单通道涡流室内压力最大达到4.43MPa,双通道涡流室内压力最大达到4.42MP。     

涡流室式柴油机燃烧室的改进设计对燃烧过程的影响

介绍把一台单缸涡流室式柴油机涡流室镶块直连接通道改为变角度连接通道，活塞顶双“ｗ”坑主燃烧室改为腰鼓形双“ｗ”坑主燃烧室的研究过程，主要内容包括在稳流试验台上测量通道改进前后的流量系数，倒拖试验台上用热线风速仪测量改进前后燃烧室中的气流运动状况，详细分析研究了变角度连接通道的气动喷射特性和燃烧室改进对柴油机燃烧过程、燃油经济性及排放的影响。     

双通道涡流室式柴油机不同主燃烧室结构参数流场分析

本文以BH175F-1的双通道涡流室燃烧系统为研究对象。研究了双通道涡流室燃烧系统的缸内气体运动,并且通过改变ω主燃烧室的结构参数来研究不同主燃烧室结构参数对双通道涡流室式柴油机的缸内气体运动的影响。对比分析压缩上止点后主燃烧室的流场表明:适当的增加导流槽的角度可以改善主燃烧室的缸内运动,但是导流槽角度过大会使缸内气体运动恶化;在ATDC 20°CA(压缩上止点后20°)、ATDC 30°CA时,S1(主燃烧室阀坑深度2.5 mm)、S2(主燃烧室阀坑深度3.5 mm)在进排气阀坑形成完整的旋转涡流,涡核中心与进排气阀坑的几何中心重合。S1在对应的主燃烧室位置上气体运动速度较S2大。减小主燃烧室的深度有利于组织缸内二次涡流;W1(主燃烧室阀坑向进气阀坑一侧偏移1 mm)、W2(主燃烧室阀坑向进气阀坑一侧偏移1.5 mm)、W3(主燃烧室阀坑向进气阀坑一侧偏移2 mm)在阀坑形成较完整的二次涡流。从涡流的组织和气体运动速度分布可以看出,W2较W1、W3的缸内运动较好且分布区域较广。     

涡流室结构参数对小管径涡流管制冷性能影响的三维数值模拟

为提高小管径涡流管的制冷效率,以产生高速涡流和发生工质分离的涡流室为对象,分析了涡流室内工质分区域流动和组合涡流动的特点,并利用standard k-ε湍流模型实现了涡流室内工质的流动过程仿真.通过分析涡流室内工质速度场、温度场和压力场的变化情况,阐明了涡流室内工质分区域流动和组合涡流动的原因,以及这一流动形式与涡流管制冷性能的关系.在此基础上,讨论了涡流室结构参数对制冷性能的影响.其结果表明,为获得较低制冷温度和较高制冷效率,涡流室直径应取1.5~2倍的热端管管径,涡流室高度为1/6.67~1/5.71倍的热端管管径,同时流道喉部截面宽度应使涡流室最小进气面积为热端管横截面面积0.233倍.     

涡流室式柴油机起动孔的作用机理

本文对涡流室式柴油机主副室温差进行了热力学分析;对燃油喷束与横向空气流的相互作用作了简化计算;并对定容压力室内喷束穿过不同结构起动孔时的扩展形态进行了高速摄影.上述研究证实在起动转速下,燃油穿过起动孔进入温度较高的主室,从而改善了涡流室式柴油机的起动性能.研究还发现,好的起动孔具有使燃油经历二次雾化的性能.     

二级轻气炮发射过程数学模型和计算方法

建立起模拟二级轻气炮发射过程的数值方法.运用经典内弹道学理论描述药室内火药燃烧状况和活塞运动过程,可压缩流体一维变截面非定常无粘流动数学模型描述轻气室内气体流动状态和弹丸运动过程,并通过活塞运动状态将两者耦合到一起,建立起二级轻气炮发射过程的数学模型.运用经典Runge-Kutta方法求解药室方程,二阶MacCormack格式和Harten二阶TVD格式求解轻气室方程,通过两部分计算的交替进行,实现了二级轻气炮发射过程的数值模拟.分析不同差分格式对计算结果的影响,MacCormack格式具有较高的整体计算精度,而TVD格式可以更好地捕捉流场中的激波.     

建筑火灾中基于大涡模拟的场区复合数值模型及其应用

结合大涡模拟技术,采用体积守恒压力修正的区域模型发展了一种新的火灾过程场区模拟程序.采用低Mach数近似下的三维可压缩Navier-Stokes方程,和有限差分法计算了滤波后的控制方程,对着火房间内的烟气运动过程进行有效的模拟.对一个模型多室建筑以及一个真实尺寸多室建筑内的火灾烟气运动过程进行数值模拟,并将模拟结果与实验数据进行对比.结果显示该方法能够较好地描述建筑火灾中的烟气运动规律.其模拟结果能够为建筑消防安全的性能化设计提供参考.     

旋流强度对气/雾两相传热传质的影响

为进一步提高发动机排气集水箱对高温烟气的降温性能,研究了旋流强度对高温烟气与冷却水雾两相流传热传质的影响．利用欧拉 拉格朗日方法和离散相模型对集水箱内横流喷雾冷却过程进行了三维数值模拟．对排气集水箱涡流室某一截面处的气流旋流数进行了理论推导,并将得到的旋流数解析解与数值解进行了比较．结果表明：集水箱涡流室内的旋流是强旋流动,理论解析解与数值解基本吻合;在集水箱排气室形成了一道“屏障”,在其上游区域内雾滴的有效运动行程比其下游区域内雾滴的有效运动行程长;提高烟气旋流强度,可增强两相掺混,延长液滴有效运动行程和蒸发时间;应使水雾雾滴进入烟气流场的初始位置位于“屏障”上游区域,以提高喷雾冷却效果．     

涡流室燃烧室内气体流动的分析和燃烧的改进

本文对圆柱形涡流室内气体流动进行了分析,导出了在室内气体流动轨迹呈螺线状进入室中心时的表达式.文中还讨论了涡流预燃式燃烧室的气流运动,同时讨论了改进燃烧的方法.     

曲线坐标系下考虑植被影响的k-ε-Ap固液两相双流体湍流模型

该文建立了曲线坐标系下考虑植被影响的三维k-ε-Ap固液两相双流体湍流模型,模拟弯曲渠道内布置水生植被后水流和泥沙的运动结构以及弯道内的河床变形.通过模拟试验室60°弯道内流经植被的水流流速平面结构和断面分布,验证了模型中液相模块的准确性.通过模拟60°弯道内不同植被布置情况对水流泥沙运动和床面变形的影响,验证了模型中床面变形模块的准确性.数值结果较好地再现了试验规律.计算结果表明在弯道内布置植被改变了水流流速分布,植被覆盖区域的水流流速明显降低,泥沙运动减弱;非植被覆盖区域的水流流速增大,泥沙运动加剧;合理布置植被可以减缓弯道凹岸的泥沙侵蚀;数值计算结果和试验结果之间的比较表明三维k-ε-Ap固液两相双流体湍流模型处理推移质运动的方法比三维单流体模型更加合理.     

曲线坐标系下考虑植被影响的k-ε-A_p固液两相双流体湍流模型

该文建立了曲线坐标系下考虑植被影响的三维k-ε-Ap固液两相双流体湍流模型,模拟弯曲渠道内布置水生植被后水流和泥沙的运动结构以及弯道内的河床变形.通过模拟试验室60°弯道内流经植被的水流流速平面结构和断面分布,验证了模型中液相模块的准确性.通过模拟60°弯道内不同植被布置情况对水流泥沙运动和床面变形的影响,验证了模型中床面变形模块的准确性.数值结果较好地再现了试验规律.计算结果表明在弯道内布置植被改变了水流流速分布,植被覆盖区域的水流流速明显降低,泥沙运动减弱;非植被覆盖区域的水流流速增大,泥沙运动加剧;合理布置植被可以减缓弯道凹岸的泥沙侵蚀;数值计算结果和试验结果之间的比较表明三维k-ε-Ap固液两相双流体湍流模型处理推移质运动的方法比三维单流体模型更加合理.     

基于三维VOF方法研究上室体型对调压室涌浪的影响

为了探究上室体型对调压室内最高涌浪的影响,基于三维VOF方法,对某水电站机组甩全负荷工况下调压室内的涌浪过程进行数值模拟,验证了数值模拟方法的可靠性.研究结果表明:在地形结构等条件允许的情况下,上室断面积越大,调压室内最高涌浪越低.相同断面积的上室,调压室内最高涌浪随长宽比增大而升高,但涨幅不大.当长宽比L/B=8.6时,最高涌浪降低0.07m.本文研究结果为调压室内涌浪过程优化提供依据.     

一种计算涡流室式柴油机工作过程的数学模型

本文提出了一种预测涡流室式柴油机工作过程和整机性能的数学模型,计算结果与实测值的比较说明,它可以反映喷油过程及发动机结构参数、运转参数对涡流室式柴油机工作过程和性能的影响,计算简单,便于推广.     

柴油机涡流室内流场计算的有限容积法

阐述柴油机涡流室内空气流场数值计算的有限容积法的主要内容，并运用有限容积法对柴油机压缩冲程中涡流室内流场进行数值计算．且将计算值与激光多普勒（ＬＤＡ）测量实验值进行比较，结果吻合     

四气门直喷式柴油机进气过程缸内流场的模拟研究

利用缸内三维流场测量装置,运用热线风速仪在稳流模拟试验台上研究了四气门直喷式柴油机进气过程的缸内流场特性,并与两气门直喷式柴油机进行了比较,揭示了四气门直喷式柴油进气涡流的形成过程及气门开度对其影响的变化规律。两气门直喷式柴油机进行涡流主要由进气门轴线至气缸轴线附近的强气流产生,缸内主涡流出现在进气门下方,副涡流较弱;四气门直喷式柴油机的进气涡流主要由气缸周边处的强气流产生,缸内主涡流出现在两进气     

室内沙疗室实验阶段气固耦合热环境的数值模拟

研究室内沙疗室实验阶段空气和沙体间热量传递规律。运用计算机流体力学(CFD)技术建立了室内沙疗室实验阶段三维热物理模型及数学模型,应用Fluent软件计算了沙疗室内气固耦合传热问题,数值模拟与实验验证了空气和沙体温度场的变化。结果表明模拟与实验中空气和沙体的温度场变化规律吻合良好;与吐鲁番沙疗场相对照,模拟得到了适宜室内进行沙疗的温度稳态层及其埋沙深度;通过单口热压自然通风使室内沙疗室的空气热环境具有一定的热舒适度。因而,室内沙疗室可提供沙疗所需温度且相对舒适的热环境,为进一步完善室内沙疗系统的设计提供理论和实践依据。     

涡流室涡流比对涡流室式柴油机污染物生成影响的数值模拟

为了揭示涡流室涡流比对涡流室式柴油机污染物生成影响规律,采用标准k-ε-f湍流模型和LUENT动网格技术构建涡流室式柴油机燃烧仿真计算模型,并通过实验验证得到合理的仿真计算模型参数。对不同涡流室涡流比时涡流室式柴油机压力和温度分布以及污染物生成影响规律进行数值模拟。研究结果表明:涡流比Rs对涡流室式柴油机气缸燃烧及污染物生成的影响规律是NOx生成量随涡流比Rs的增大而下降,而Soot生成量随涡流比Rs的增大而增大;可以通过优化在Rs为2.5~3.1范围内找到1个合适的涡流比Rs,使涡流室式柴油机气缸NOx生成量和Soot生成量均为较小值。