缸内三维流场的测量及旋流形成

1.前言缸内空间三维流场实测是解决旋流预测的关键,是目前内燃机界的重要研究课题之一。气道稳流吹风试验是这项研究中的主要手段,其主要目的在于:a.判断不同气道结构的缸内流动形态及湍流特性;b.提供预测模型的边界条件;c.提高稳流试验结果,预测旋流的精度。在稳流吹风试验台上,将热线探针置于透明气缸内测量瞬态变化的湍流三维流场。从频响、干扰流场及信号处理等要求来看均是适合的。其困难在于不能判断方向,必须附加适当的探明方向的可视化方法。作者应用热线风速仪单线探针及自制的丝线网格示踪装置,实现缸内三维流速测量。并根据动量守恒定律阐明旋流形成原理,分析计算了平均速度的分布特性及进气过程的旋流强度。2.缸内旋流的生成     

智能化万用压力及三维流场测量系统开发

介绍了近年来研制成的一种高精度、智能化的万用压力及三维流场测量系统.该系统由五孔探针、差压传感器、专用高速AD-DA接口、PC微机及配套软件包构成,采用全菜单提示选择工作方式,使流场测量成为简单、方便、快速、高精度的智能化测量过程.实际测试应用证明了其优良特性.     

用单斜热线探针研究离心叶轮出口三维流场的计算机辅助测量系统

本文提出一套由单斜热线、等温型热线风速仪、探针移动及转动机构、多点采样脉冲分配器、采样保持器、模数转换器和IBM微型计算机组成的,用于测量叶轮出口三维流场和紊流特性的周期性多点采样测量系统。为了克服由于转速波动而引起的测点位置变化,本系统采用转速反馈的方法,即由转速对采样脉冲间隔修正的反馈系统,以减少测量误差。     

内燃机缸内流场PIV测试技术中获取数 …

把ＰＩＶ流场测量技术用于内燃机缸内流场的研究，并提出了一种从ＰＩＶ粒子图像中获得速度信息的新方法，使计算速度更快，测量结果的可靠性更高。     

内燃机缸内流场测量示踪粒子的选取与供给

为了了解内燃机缸内流场状况，研究了使用激光粒子图像PIV测量技术时示踪粒子的选取原则和添加方法，介绍了自行研制的带有Laskin喷嘴的新型粒子添加装置及其在实际发动机缸内流场测量中的具体应用．结果表明，该装置可以产生粒径均匀的液态示踪粒子，这些粒子具有良好的跟随性和光散射特性，所得的PIV测量结果比较理想．     

在线式PIV系统应用于旋流映流的研究

开发了一套在线式粒子图像测速系统（PIV）,并用水杯中水涡流实验验证了系统的可靠性。利用该系统研究了旋流喷嘴射流的液滴运动速度,在线得到喷雾流场的双脉冲曝光数字化图像,即时用系统软件的图像分析模块进行分析,得到旋流喷雾场的两维速度分布,但在喷嘴近区域内得到不合理的速度结果,原因是该区域内液体未雾化成液滴,滴滴速度都小于理论喷射速度,且沿喷射方向呈减小趋势,表明液体在破碎成液滴后速度一直衰减,旋流喷嘴射流轴线中心区域速度有一极小值,在叶雾锥边界附近有一速度极大值。     

内燃机缸内湍流参数的实验测量

对ＴＹ１１００发动机在倒拖工况下缸内的湍流进行了测量，并用时间平均滤波方法对所测瞬时流动速度进行了数据处理，获取了非定常湍流的各种参数，并进行了初步的分析研究     

旋流燃烧室内三维等温流场研究

采用三维RNG κ-ε湍流模型进行了旋流燃烧室内等温流场的数值模拟，给出了旋流燃烧室内不同截面位置速度分布的计算结果．数值模拟结果与文献中实验数据的比较表明，两者符合较好．该燃烧室采用叶片式旋流器并配置一次和二次空气径向射流．比较了一次空气射流和二次空气射流对燃烧室内流场的影响．研究结果表明，经旋流器进入燃烧室的旋转气流和一次射流空气在燃烧室头部形成回流区，这将有助于缩短火焰长度和稳定燃烧．一次空气射流深度几乎达到燃烧室中心，有利于气流的混合并增大回流量；二次空气射流深度较浅，其对燃烧室内流场的影响较小，     

立体旋流筛板气相流场结构优化

立体旋流筛板是一种具有良好发展前景的新型塔板元件,为了进一步扩展立体旋流筛板的设计空间以及应用范围,对其进行结构上的优化,去除塔板叶片上的筛孔,使其制作工艺简单,造价低廉,之后应用FLUENT计算流体力学软件对优化后的立体旋流筛板内的气体单相流场进行模拟计算,通过与实验结果进行对比,吻合较好,证明了模拟结果的准确性,之后与立体旋流筛板模拟结果进行对比分析。结果表明：优化后的立体旋流筛板的能量损失较小,速度幅值较大,速度分布梯度更加明显,气体湍动更加剧烈,并且压降相对更小,适合高湍动低压降的工况,达到了结构优化的目的,同时对于今后立体旋流筛板的结构优化以及工业应用具有指导意义。     

内燃机实现稀薄燃烧技术的缸内流场分布规律研究

采用数值仿真和试验研究相结合的方法,对缸内混合气体的流场分布规律进行数值模拟,对运算结果进行了分析,发现气体的压力场、温度场、速度场等流场的分布随点火提前角、空燃比、温度和压力的变化而发生改变的规律,为点火系统的能量计算提供实验依据,使稀薄燃烧最终得以实现.     

内燃机缸内流场PIV测试技术中获取数据的方法

把 PIV流场测量技术用于内燃机缸内流场的研究 ,并提出了一种从 PIV粒子图像中获得速度信息的新方法 ,使计算速度更快 ,测量结果的可靠性更高 .     

柴油机缸内流场的三维瞬态数值模拟

利用AVL Fire软件对3105柴油机的进气、压缩过程进行了三维瞬态数值模拟,得到了两种形状燃烧室详细的流场结构。在进气冲程和压缩冲程初期,燃烧室对缸内气流运动影响不大。在压缩上止点附近,燃烧室形状对缸内气流运动有重要影响：A型燃烧室（直口‘1）形）内挤流速度明显低于B型燃烧室（带有凸台的微缩口形）,说明减小燃烧室开口直径能有效的增强挤流;A型燃烧室在压缩终了形成了两对不对称的挤流涡团,B型燃烧室形成了几乎对称的两对挤流涡团,可见中间凸台对气流有良好的导向作用。     

电场强化旋流分离装置的内部流场分析

提出一种运用高压电场强化提高旋流分离效率的装置,实现工业废油资源化工艺环节中的高效破乳脱水处理;强化装置内部的流场分布情况直接影响了装置的分离效率,但比较复杂,目前尚不明确;通过建立电场强化旋流分离装置模型,联合电场控制方程和乳化油液滴粒径控制方程,分别对5种不同强化电压条件下的装置内部流场进行了数值模拟;计算结果表明,当强化电压为11 kV时,装置内部混合流体切向速度的最大增幅为15%,轴向速度最大降幅为20%,底流管段的压力梯度得到明显增大,有效提高了装置分离效率,试验结果表明:建立的装置数值模型,能够合理揭示电场强化旋流离心分离装置内部复杂流场的分布规律。     

提高内燃机缸内压力测量精度的研究

本文通过对影响内燃机缸内压力测量精度的主要因素的分析,给出了提高该测量精度的若干措施。     

旋流快分器内气相流场的实验与数值模拟研究

用智能型五孔探针对催化裂化沉降器带筒状物的旋流快分系统(在旋流头上插入了一个筒状物)内的气体流场进行了测试。应用CFX软件,采用应力输运方程模型对系统内气相流场进行了三维数值模拟,以考察适合该旋流快分系统内流场模拟的湍流模型。结果表明,模拟结果与实验数据吻合较好,应力输运方程模型适用于带筒状物的旋流快分器内三维流场的数值模拟。系统内流场为三维湍流场,内插一个筒状物后,消除了旋流头喷出口附近的短路流,更有利于提高旋流快分器的分离效率,但在内插筒状物的底部附近还存在短路流现象。     

直流式旋风分离器内部流场的实验研究

对一种直流式旋风分离器内部的流场进行了细致的测量，得到了速度和静压在分离器内的分布，并指出分离器内存在气体旋转的不稳定现象。试验中发现分离器稳流锥和排气管的长度对分离器性能有较大影响。通过实验数据拟合得到了分离段旋转速度的经验表达式。     

用X型热膜探针测量塔板液相三维流场

针对热膜流速仪元件的工作原理提出了通过平面旋转测量液体三维流速的新方法，并测量了大型精馏塔板液相单相三维流场，为计算流体力学对塔板模拟提供了实验验证，测量结果发现在塔板的回流区，出口堰和塔壁附近流速的垂直分量不可忽略，测量结果与用Star-CD软件在SGI公司Origin200server工作站计算结果表明，该实验测试手段是成功的。     

旋流纺纤维气流引导装置内部流场的数值计算

建立了纤维气流引导装置的3．D结构模型,应用计算流体力学软件ANSYSCFX对模型内气流场进行数值模拟,表征了引导装置内部三维流场的流动状态,分析了流场与纤维引导机制的相关关系,并考察喷射孔倾角对其内部流场流动特征的影响。结果表明：压缩气流经喷射孔后在纱道内形成三维旋转气流;切向速度沿纱道轴向与径向存在差异,会造成涤纶长丝上的捻度不匀;轴向速度在管壁附近处较大,涤纶长丝和纤维易与壁面碰撞。     

低速轴流压气机三维流场测量与失速特性分析

在近失速和失速状态下,利用五孔探针对单级轴流压气机转子前后的三维流场进行了详细的测量和对比分析。基于失速状态下进出口壁面静压的动态变化,对失速区的空间结构和气流参数的动态变化规律进行了研究,建立了描述失速区气流参数变化的微分方程模型,并根据实验数据对模型进行了校验。结果表明,失速区内发生了回流,回流的速度方向与主流的夹角约为110°。回流区占据的径向范围为70%叶高以上,轴向范围为静子前部区域。在失速区内,压力、速度等气流参数随时间进行振荡衰减。该动态变化过程可以用二阶系统来描述。     

旋流分离器内三维两相流场的实验研究

为了研究内置格栅旋流分离器的分离机理,采用粒子动态分析仪测定了旋流分离器内部的三维两相流场.实验表明,主体流动为三维螺旋的向下运动,中央存在一个和底流口贯通的螺旋形空气柱;固体颗粒浓度在格栅内壁附近出现的最大值在格栅内部,随着格栅半径的减小,固体颗粒的浓度减小,在靠近空气柱附近出现最小值;底流中固体颗粒的粒径明显大于进水和出水中固体颗粒粒径.