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.     

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...     

进气门布置对汽油机进气过程的影响

采用三维数值模拟的方法对某摩托车发动机进气过程的气体流动进行了瞬态模拟,通过分析速度、压力、湍动能分布及定量计算缸内进气充量、缸内平均压力、平均湍动能等参数,研究了不同进气门倾角布置对进气过程的影响．计算结果表明,采用较大的进气门倾角对进气过程有利．     

复杂组合气道三维分块结构化贴体网格的生成

给出了螺旋与切向气道相组合的进气系统结构网格生成的一种拓扑分块方案及实现过程,求解椭圆型方程生成各块内三维网格,用Hilgenstock方法修正源项,并利用分块粘接技术生成了组合进气管道三维分块结构化贴体网格．计算算例表明该网格拓扑分块方案以及生成方法可以对组合气道流场的流动进行较好地模拟．     

喷射泵湍流场及外特性数值模拟

对于喷射泵湍流场,采用k-ε湍流模型,在不同喷嘴入口流速条件下进行了数值模拟,给出了流场的速度分布、压力分布以及湍动能分布曲线。对流场特性分析表明,湍动能在喷嘴出口处和扩散管初段出现峰值,喷嘴出口处无量纲湍动能峰值位于不同的的径向位置,而扩散管初段的无量纲湍动能峰值则处于同一径向位置上。分析外特性结果表明,湍流场数值模拟结果与理论值吻合较好。最后分析了影响喷射泵的效率的因素,提出了在低流量比范围内的主要因素为流体混合损失,而在高流量比范围内的主要因素为喉管和扩散管摩擦损失。研究结果对进一步数值模拟以及工程应用有指导意义。     

四气门汽油机工作过程的瞬态模拟计算

利用AVL - Fire软件,建立某汽油机的气道及缸内流动区域在进气、压缩和做功行程的动态网格,并在此基础上模拟计算三维数值,分析不同行程气道及缸内气体速度、湍流动能、温度和压力的分布情况,获得更详细的流场信息,为该汽油机的设计提供相关理论依据和参考.     

新型生物质颗粒回转燃烧器流动特性仿真分析

以新型生物质颗粒回转燃烧器为研究对象,采用Pro/E软件对生物质颗粒回转燃烧器内流体进行几何建模,并用Gambit软件对模型应用非结构化网格生成技术划分网格,并进行有限元前处理.在采用k-ε湍流模型的基础上,应用计算流体力学软件Fluent模拟稳定工况下回转燃烧器内流体的流动特性,分析进气速度对回转燃烧器内的压力分布、速度分布以及湍动能分布的影响.结果表明:燃烧器内部的气体压力、速度和湍动能随风机引风速度的增大逐渐增大,风机出口到回转燃烧室之间的气体压力、速度和湍动能较大,在二次风口处达到最大值,回转燃烧室内气体的压力、速度和湍动能分布较为均匀.     

四气门发动机可变进气结构的斜轴涡流特性

为了研究滑动式可变进气结构对缸内斜轴涡流特性的影响．利用稳流气道试验台对这种可变进气结构的涡流和滚流进行了实验，采用特定方法计算了可变进气结构的缸内斜轴涡流特性．研究表明，在这种可变进气结构作用下，缸内气体运动不再是单纯的涡流运动或滚流运动，而是斜轴涡流运动；并在一定进气门及进气道出口结构前提下，存在一个临界的气门升程；在临界气门升程以后，缸内开始形成较为稳定的斜轴涡流运动；这种可变进气结构可有效地调节斜轴涡流运动的组成．除具有纯滚流特点的S1阀片位置外，缸内气体斜轴涡流运动强度与单边气道截面被遮住的面积成正比．     

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。     

基于小波分析后台阶流动中的湍动能能谱分布

利用小波分析良好的时频双局域性特点,对准周期性非定常流场的速度信号进行了多辨析研究.使用大涡模拟方法得到了后台阶流动的流场,借助正交离散小波变换将流场中各处的速度信号在不同频带上逐层分解.提出了以特征频带名义频率和特征频带速度幅值作为描述流场各点处湍动能在不同频带上能谱分布的量化指标的新方法.以分析后台阶流动的脉动速度场为例,结果表明,所提出的方法可以为改进大涡模拟方法中的网格分布提供理论依据.     

Computational Fluid Dynamics(CFD) Analysis and Optimization of Reconstructed Intake System of Cylinder Head Based on Slicing Reverse Method

To find out and improve the flow characteristics inside the intake system of cylinder head, the application of computational fluid dynamics(CFD) in the evaluation and optimization of the reconstructed intake system based on slicing reverse method was proposed. The flow characteristics were found out through CFD, and the velocity vector field, pressure field and turbulent kinetic energy field for different valve lifts were discussed, which were in good agreement with experimental data, and the quality of reconstruction was evaluated. In order to improve its flow characteristic, an optimization plan was proposed. The results show that the flow characteristics after optimization are obviously improved. The results can provide a reference for the design and optimization of the intake system of cylinder head.     

四气门柴油机两进气道的相互干扰——对缸内涡流的影响

利用测得的四气门柴油机气门口三维流场,分析了进气门出口流场产生的缸内空气动量矩流率,揭示了四气门柴油机两进气道的相互干扰对缸内空气动量矩流率影响的变化规律,四气门装油机两进气道相互干扰,对缸内空气动量矩流率产生较大影响,相互干扰的程度取决于各气道的自身结构,两气道之间的相互位置及气门开度。     

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.     

二甲醚复合燃烧发动机进气过程的数值模拟

为研究二甲醚和柴油复合燃烧时二甲醚与空气的预混特性,在某直喷柴油机上进行发动机进气过程的三维瞬态数值模拟。运用Fluent软件的动网格技术,分析发动机不同转速条件下气道-气门-缸内的压力、流速和湍流动能随曲轴转角的变化情况,并据此提出进气系统的改进思路。     

涡轮桨搅拌槽内流场的数字PIV测量

为研究机械搅拌槽内的流场特性,用数字粒子图像测速仪对桨叶直径与搅拌槽直径比约为0.5的涡轮桨搅拌槽内流场进行了测量。实验发现测量值随时间的随机脉动非常剧烈,为准确获取时均速度场,确立了多采样点平均的实验方法并进而找出了最佳采样点数。在获取的时均速度场的基础上计算了流量准数、涡量和湍动能的分布,考察了转速和测量面位置对流场的影响。结果表明:湍动能分布不均匀,在叶轮区较高,而在主体区较小;由于自由液面的作用,湍动能在高度方向上呈非对称性分布,并且这种非对称性随转速的变化而变化。     

基于动能密度时间变化率的固/液流动分离判据

在空间场中动能密度的时间变化率有许多极小值,定义流动分离发生在其最小值处．可利用流体的无粘流动解计算动能密度值,而采用保角变换的方法,则可获得复杂几何形状下的有势流场解,从而很容易确定出可能的流动分离位置．将此判据应用于流线外型的设计,对延迟流动分离及减少阻力是有帮助的．对于均匀来流的圆柱绕流问题,该判据预示流动分离发生在离后驻点角度为±５４．７４°处,而已知的实验数据指出：流动分离发生在±５０°与±５８°之间．对于长轴∶短轴＝１∶６的椭圆翼剖面,当来流攻角在７°与８°之间时,将开始发生严重的失速现象．英国皇家空军３４翼剖面具有相同的长短轴比）的实验数据表明,失速开始发生在１２°与１４°攻角之间,可见理论值与实验值接近．文中讨论了其它形状的翼剖面,说明如何通过选择机翼的形状来延迟失速现象的发生．     

搅拌槽内流动结构的粒子图像测速技术研究

使用粒子图像测速技术（PIV）对Rushton桨在全挡板搅拌槽内的流场结构进行了研究。在同一搅拌槽中采用固定雷诺数的放大准则,对比了不同直径的Rushton桨的速度和湍流动能分布。结果表明,Rushton桨叶产生的径向射流沿径向方向是向上方倾斜的,倾斜角度在5°～6°;在排出区,湍流动能沿径向先增加至一峰值后减小;不同桨叶直径的Rushton桨,无因次化后的速度和湍流动能的大小分布在桨叶附近几乎没有差别,但随着桨叶直径的增大,剪切速率和输入功率减小,射流偏角和排出量增大。