起动孔对涡流室柴油机影响模拟研究

应用数值模拟方法，对吊钟型涡流柴油机的起动孔进行研究，分析对比了起动工况下有、无起动孔对涡流室内流场及燃油喷雾过程的影响，起支孔的开设，对整个涡流室内的 涡流开矿不大，而对燃油喷雾过程则起促进作用。从而改善了涡流柴油机的冷起动性能。     

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.     

柴油机涡流燃烧室T形连接孔试验研究

将柴油机涡流燃烧室连接孔和起动孔连起来而做成T形连接孔,通过试验分析,控探涡流室连接孔结构形式和尺寸对柴油机燃烧进程以及燃油消耗率和冷起动的影响。     

涡流室柴油机燃油经济性的分析与评价

以涡流室柴油机工作过程循环模拟计算为基础，定量分析计算了Ｓ１９５柴油机各项热力损失所占的比例及对燃油经济性的影响，为进一步认识涡流室柴油机热力过程的特点和降低涡流室柴油机燃油油耗提供了有益的帮助。     

485型涡流室式柴油机起动性能的研究与改进

柴油机燃烧室的结构对发动机的动力性、经济性以及起动性等有着决定性的影响。本文主要介绍通过改进485型柴油机涡流室式燃烧室的结构来改善起动性。由新设计的涡流室镶块所构成的球锥形平底涡流室称QZ型涡流室式燃烧室。它的容积比V_k/V_c=38.5％;压缩比ε=20.5;通道面积比f_k/F=0.96％,通道倾斜角α=40°;涡流比Ω_c≈47;漏斗形起动孔30°×φ2mm,倾斜角β=60°;镶块的球锥母线半径R=30.5mm。实验证明,QZ型涡流室冷机起动性能较好,在气温10℃时,不用预热即可顺利起动,显然优于原机涡流室和D型涡流室;在负荷特性上,在标定功率37PS时测得燃油消耗率g_e为198.58/(PS·h),比原机降低6.4g/(PS·h),在标定转速2000r.p.m.时测得功率N_e为41.3PS,比原机增加1PS。     

涡流对船用柴油机喷雾燃烧及排放影响的数值研究

涡流对船用柴油机的喷雾燃烧及排放过程起着至关重要的作用.基于雷诺平均模拟方法(RANS)结合KHRT液滴破碎模型和CTC/Shell燃烧模型研究了涡流对船用柴油机喷雾燃烧及排放的影响.首先对重油喷雾进行标定,标定后模拟贯穿距与实验数据吻合较好;然后基于验证的喷雾模型,通过对比环境涡流下不同喷射角的喷雾形态、贯穿距、燃油蒸发质量和液滴平均粒径(SMD),研究了涡流对重油喷雾的影响.结果表明,涡流方向与喷雾方向相反或垂直时,涡流作用力可抑制喷雾轴向贯穿距的发展,增加了液滴与环境气体的相互作用进而促进喷雾雾化和蒸发;涡流与喷雾相切时,涡流可以促进喷雾轴向贯穿,但喷雾蒸发较差.进一步对CTC/Shell燃烧模型进行标定,标定后模拟放热率与实验数据吻合良好.最后基于验证的喷雾燃烧模型,研究了涡流比对船用柴油机喷雾燃烧和排放的影响.结果表明:一定范围内随着涡流比增大,喷雾液滴更加分散,喷雾气相蒸发加强,导致缸内燃烧更加剧烈,缸内最高爆发压力和最高温度升高,氮氧化物(NO_x)排放增多.     

涡流室柴油机燃油与空气混合过程的多维数值模拟

应用自行开发的大型ＥｎｇｉｎｅＣＦＤ软件包，首次对Ｓ１９５柴油机标定工况的燃油喷雾过程进行了二维数值模拟计算，研究了流场及燃油与空气混合过程随曲轴转角的变化规律，以及燃油喷雾对流场的影响．     

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     

通道尺寸对热面点火天然气发动机工作过程的影响

针对缸内直喷压燃式天然气（CNG）发动机低负荷循环波动大及高负荷NOx排放偏高的问题,设计开发了涡流室式热面点火燃烧系统,研究了涡流室通道尺寸对缸内天然气空气混合气形成、着火燃烧及发动机运转特性的影响．结果表明：选择直径较大的涡流室通道,发动机起动性能较好且缸内混合气燃烧持续期短,对改善发动机的有效热效率有利;选择直径较小的涡流室通道,主副燃烧室内混合气的浓度分层效果明显,能够实现两级燃烧过程,有利于降低发动机循环波动,扩展功率范围及改善NOx排放。     

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．     

柴油机倒拖工况下喷雾试验研究

本文作者在自制的压缩膨胀装置中模拟有涡流和无涡流情况下的柴油机压缩过程,并用高速摄影方法拍摄喷雾的扩展形态。用胶片运动分析仪取得喷雾的速度、贯穿度、雾锥角等宏观参数。试验结果表明,喷雾保持初速度不变的长度比某些资料中报道的要短很多。在中等涡流强度条件下,涡流对于喷雾的初期发展影响不大,其影响主要表现在喷射后期。     

直喷式柴油机进气涡流的预测及与油束的匹配

燃烧室内的空气运动对燃烧过程有重要影响 ,然而实际发动机的缸内气流运动不便直接测量 本文根据稳流气道试验台的试验结果 ,建立了进气涡流预测模型 ,将稳流试验与实际进气过程有机地联系起来 根据所建立模型的模拟计算结果 ,对试验样机的进气道进行改进 改进后的进气道所产生的进气涡流与油束匹配良好 ,降低了发动机的燃油耗和排气温度     

涡流室式柴油机冷起动机性的研究

综合论述了影响涡流室式柴油机冷起动性的结构和运行方面的因素,对变起动孔有和孔径对起动性能的影响进行了试验研究,成功地解决了１６５Ｆ柴油机的冷起动问题。     

利用PIV技术对柴油机高压喷雾流场的可视化研究

研究不同喷雾时刻及介质状态变化对柴油喷雾流场的影响.采用PIV(particle image velocimetry)激光测试技术对高压柴油喷雾流场进行速度场测量实验.实验时利用前次喷雾的液滴作为示踪粒子对当次喷雾进行速度场计算.分别进行了单次喷雾时刻、喷油压力、介质密度不同时的喷雾实验.喷雾过程中在雾注前锋周围会形成卷吸涡,且其强度随喷雾的发展及喷油压力的提高而增加;当介质密度增加后,雾注前锋贯穿速度降低,相对速度增加.柴油喷雾过程中形成的卷吸涡有利于柴油向周围空气的扩散,提高喷油压力可以有效地强化这种效果;介质密度增加使液滴密集度增加,对油气扩散混合有不利影响.     

二甲醚喷雾特性的研究

采用高速摄影和激光阴影法在压力容弹中研究了喷油启喷压力、环境介质的密度、喷孔直径等参数对二甲醚喷雾特性的影响,并与柴油的喷雾特性进行了对比,结果表明：二甲醚的喷雾贯彻度小于柴油,喷雾锥角比柴油大;随着环境介质密度的增加,二甲醚的喷贯穿度减小,喷雾锥角增大;随着喷孔直径原增大,喷雾贯穿度和喷雾锥角均增大;当喷嘴启喷压力在10．0－15．0MPa之间变化时,二甲醚的喷雾贯穿度和喷雾锥角等特性没有变化。     

喷雾冷却轴线处的雾化特性分析

喷雾冷却具有极强的冷却能力,在电力电子设备中拥有广阔的应用前景,其传热机理一般认为与其雾化特性具有重要关联,本文对喷雾冷却的雾化性能进行了实验研究,总结出喷嘴口径、喷雾压力及喷雾介质对喷嘴雾化参数的影响规律。对喷嘴的雾化性能及其影响因素进行了理论分析,通过因次分析建立了喷嘴轴线处的雾滴sauter平均直径（SMD）与喷雾压力、喷嘴口径、喷雾高度、雾化介质的物性参数之间的实验关联式。结果表明,该实验关联式可以较为准确的描述轴线处的雾滴粒径的变化规律。研究结果将为喷雾冷却系统设计中喷嘴的选型、喷雾压力的设定和喷雾效果的优化提供参考。     

天然气管输减阻剂减阻技术的研究与应用

 通过电镜微观试验研究,揭示了天然气减阻剂的减阻机制。通过对减阻剂加剂装置关键结构仿真优化表明：旋流雾化喷嘴的旋流室内锥角为100°时雾化效果最佳;喷孔直径的变化可改变减阻剂喷射的轴向速度,有利于增大喷射距离,但雾化角减小,喷孔直径为1.4 mm时,喷嘴的雾化效果最佳;旋流室切向孔角度对旋流室内部速度流场的影响较大,切向角为14°时喷嘴雾化效果最佳;通过实验室及现场试验,得出了合理加剂量的计算公式。本研究对天然气管输减阻剂减阻技术的推广与应用具有指导意义。     

GDI汽油机喷雾模型的改进和数值模拟

缸内直喷式 (GDI)汽油机可以大幅度提高汽油机的燃油经济性 ,而合理的混合气浓度分布是 GDI稳定工作的关键。该文在 KIVA- 3V原代码程序的基础上建立了 GDI的汽油喷雾和混合气形成的数值模型 ,并对不同喷射条件下的汽油伞喷方案进行了数值模拟。模拟结果说明 :混合气浓度对燃油蒸发模型物性参数计算有较大的影响 ,混合气浓度梯度修正的蒸发模型能更好地模拟汽油的蒸发过程 ;通过引入 Rosin- Ramm ler燃油粒子质量分布和改进的液滴运动阻力模型使模拟计算结果与高压旋流汽油喷雾的试验结果更加吻合。