柴油机螺旋进气道充气系数与涡流强度的分析

本文对直喷式柴油机螺旋进气造的两个性能参数充气系数与涡流强度进行了分析，并通过气道试验找出了这对参数最佳配合的方式。     

螺旋进气道设计参数对涡流比影响的数值分析

采用计算流体力学软件Converge对一款车用柴油机进行了气道和缸内流动的数值计算,主要研究柴油机螺旋进气道结构设计参数对缸内涡流比的影响.通过修改螺旋进气道的3个主要结构设计参数,研究了其对缸内涡流比的影响规律.结果表明:当单独改变螺旋室高度、涡壳切割量以及螺旋进气道转角3个结构设计参数,使其取值分别为13mm,1.27mm以及0°时,缸内涡流比获得最大值;同时修改多个结构设计参数时,其对涡流比的影响存在相互制约的作用;通过Converge软件实现了螺旋进气道多结构参数的数值研究,对实际气道的设计具有重要的指导意义.     

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.     

废气再循环对燃用生物柴油发动机排放的影响

基于一台匹配冷却废气再循环系统(EGR)的轻型高压共轨柴油机,试验研究了EGR与主喷正时对燃用生物柴油发动机排放特性的影响.结果表明:外特性下,燃用生物柴油后,发动机的氮氧化合物(NO_x)排放明显增加,而总碳氢化合物(THC)排放和超细颗粒排放数量浓度都明显降低.在转速为2 200r·min~(-1)的25%负荷下,随着EGR率的增加,NO_x排放、超细颗粒总数量浓度都明显减少,THC排放以及燃油消耗率都降低,而随着主喷的滞后,NO_x排放和超细颗粒总数量浓度也明显减少,但燃油消耗率和THC排放却增加;在50%负荷,随着EGR率的增大和主喷的滞后,NO_x排放和超细颗粒总数量浓度也明显减少,但THC排放和燃油消耗率都增加;主喷正时对超细颗粒数量的影响相对较小.综合考虑排放和燃油经济性,在25%负荷时采用较大EGR率(26%)和较早主喷(提前7.7°曲轴转角)方案,而在50%负荷时采用中等EGR率(18%)和较早主喷(提前6.3°曲轴转角)方案.     

气口喷射预混合燃料对生物柴油发动机排放特性的影响

在单缸发动机上研究了气口喷射正庚烷、二甲氧基甲烷(DMM)和乙醇的生物柴油发动机的排放特性.结果表明:气口喷射正庚烷时整个燃烧过程呈现明显的三阶段放热,预混合其他两种燃料时仅仅为单阶段放热;采用预混合燃烧可以同时降低NOx和烟度排放,但是预混合乙醇可以得到最大的降低效果;在预混合燃料当量比一定的条件下,随着总当量比增加预喷正庚烷时NOx增长速率最大,预喷DMM时烟度增长最快,预喷乙醇时HC排放显著高于其他两种预混合燃烧且受负荷影响不大;在总当量比一定下,随着预混合比例增加,HC和CO排放逐渐增加,NOx排放逐渐降低,达到某一临界比例后,CO排放开始降低,NOx排放开始增加,而HC排放基本上不变;烟度总是随着预混合比例增加而降低.     

供油提前角对生物柴油发动机性能的影响

为使试验柴油机样机适应生物柴油的燃烧特性,在四缸柴油机上进行了不同供油提前角下生物柴油经济性和排放性的对比试验研究。结果表明,当供油提前角为18°曲柄转角(crank angle, CA)BTDC(before top dead center,上止点前)时,燃油消耗率(Brake Specific Fuel Consumption, BSFC)较低;随着供油提前角的增大或减小都会使燃油经济性恶化;在小负荷下16°CA BTDC、18°CA BTDC和20°CA BTDC的CO排放量不敏感;在中高负荷下,随着供油提前角的减小,CO排放量稳步增加;随着供油提前角的增大,碳烟排放减小,NO_x增加,呈现权衡关系;HC排放对供油提前角的变化不敏感。结论表明,生物柴油可作为柴油机的替代燃料。     

基于MATLAB的地沟油生物柴油掺烧比优化分析

通过10种不同掺烧比的地沟油生物柴油在双缸直喷式柴油发动机上的发动机台架试验,研究了地沟油生物柴油的动力性、经济性以及排放性随掺烧比变化规律。并根据实验结果,在柴油机应用较多的中等负荷情况下利用遗传算法通过MATLAB仿真了最优掺烧比。优化结果显示:中等负荷情况下,地沟油生物柴油与柴油的最佳掺烧比为21∶78。此时,发动机功率降低不多,油耗率增加4.43%,NOX排放减少5.01%,碳烟排放减少20.76%,其综合性能达到最优。     

进气道与弹体内外流场一体化数值模拟方法研究

建立了进气道/导弹内外流场的CFD数值模型,并对某固冲导弹的纵向特性进行了实例计算分析。结果显示,数值计算不仅可以直接提取进气道的内流特性,而且可以直接提取进气道和导弹全弹的外流气动特性。对于评估进气道与导弹弹体相互之间的气动干扰特性,也能提供直接的数值依据。该方法简便易行,可望推广应用于固冲等吸气式导弹的总体方案设计中,具有明显的实用价值。     

进气道旋流畸变地面模拟与测量试验

基于飞行试验的应用特点,提出了进气道旋流畸变测试方法和评定指标,以某发动机试车台为试验平台,搭建了旋流模拟与测量系统,进行了整体涡旋流、对涡旋流、局部涡旋流的模拟与测量试验,验证了旋流模拟、测量方法与评价指标的有效性.建立三维数值模型进行了相应工况数值计算,并将试验结果和数值计算结果进行分析对比,发现结果吻合良好,误差较小.研究结果表明:研制的旋流发生器可模拟出不同涡结构和强度的旋流畸变,其中整体涡强度可达17°;提出的旋流测量方法行之有效且精度较高,旋流评定指标合理可行,能够较为直观地反映出旋流流场的强弱和结构,可应用于飞行试验.研究结果为后续型号进气道旋流畸变试飞提供了技术储备.     

连续生物柴油制备控制系统的全流程设计及优化

目前国内很多生物柴油的的生产是间歇式的，随着原料的多元化，已经不能满足现在发展的需要。介绍一种全流程设计及RTO的简化优化方法来实现生物柴油的连续生产。     

XN295柴油机进气道模拟计算分析

利用CFD(computational Fluid Dynamics)软件对XN295直喷式柴油机的螺旋进气道的流场以及压力场进行模拟计算和分析.应用高雷诺数к-ε模型封闭雷诺方程,计算过程中,采用压力修正中的SIMPLE算法.数值模拟可以在较短的时间内获得关于流动的详细信息,从而降低了新产品开发和试验周期,为进一步分析气道内流场及各种参数提供可靠依据.     

基于柴油机进气道有限元仿真的研究

鉴于柴油机螺旋进气道的结构复杂性和利用实验的方法了解气道内气体流动情况的难度,利用CAE技术探求气道几何形状对气体流动状况的影响规律,对所设计的气道的性能进行预测,从理论上提出改进和优化的方法,并利用数值建模将模型导入到有限元分析软件ANSYS中,将气道分段采取不同的网格对每部分进行分网处理,按照气门进出口压力差和升程等工况对气道内流动进行分析,使用ANSYS的后处理模块对计算结果进行处理,得到气道内、气道出口的速度分布、紊流动能分布等结果.     

柴油机四气门进气道的计算机辅助设计

进气道是缸盖结构中非常重要的部件，因此进气道的设计是柴油机设计中一项关键技术，本文就气道设计的过程及需要注意的技术问题展开讨论，并且对各类造型曲面进行了比较．并据此设计开发了某四气门柴油机进气道的模型．结果比较满意。     

柴油机气道进气流动特性及进气门杆形状对其影响分析

建立某RD190柴油机螺旋进气道稳态CFD模拟计算模型,对其流动特性进行研究,分析得到了气道流量系数和涡流比、柴油机的外特性结果,并采用CFD模拟分析了进气门杆形状对进气流动的影响.研究结果表明:随着截面比的增加,平均流量系数和平均涡流比均为先增大后减小,当截面比在0.28~0.30时,进气道平均流量系数相对原方案值变化不大,而平均涡流比最大增加了9.98%.     

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.     

增压状态下汽油机进气道性能评价及流通特性分析

针对某增压汽油机开发过程中进气道性能评价问题,建立了三维稳态及瞬态仿真模型,研究了增压状态下进气道无量纲流量系数、总体流量、缸内流动及喉口流速的变化规律．结果表明：随着进气压差的增大,气道无量纲流量系数明显降低,最大降幅达11％,但总体流量仍呈增长趋势;增压以后,气流速度大幅提升,大气门升程下,气门阀座处产生分离涡旋运动,加剧缸内扰动,有利于加快燃烧速度,降低爆震倾向;同时,气道流通截面流速增大,最高进气马赫数为0．46,处于安全范围．综合各项数据,判定该气道性能满足增压机型需求．     

锅炉给水泵进水端内流场分析以及导流段优化研究

通过对某型600 MW电站锅炉给水泵进水端流场部分建立三维模型。在ANSYS12.0平台上采用CFX模块数值计算。研究结果表明:原型进水端出口处速度分布较不均匀,提出采用改变导流段分布和调整导流段角度这两种方式提升进水端水力性能。其中,采用调整导流段角度的方式进行优化设计在很大程度上提高出口处速度均匀性,从而提高泵体的整体水力性能。     

495汽油机进气系统的改进及其进气过程的三维数值模拟

对495汽油机的进气道和燃烧室进行了改进,运用流体分析软件FIRE对改进前后的进气系统进行了较为全面的模拟计算,获得了其内部流场的详细状况,并做了对比分析.实测了改进后不同气门升程下的进气流量,并与模拟计算值进行比较,计算和实验结果基本吻合.结果表明改进后的495汽油机进气系统有更好的流动特性,也验证了三维数值模拟的正确性.