数值模拟方法在柴油机进气道改进中的应用

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。根据模拟计算结果对气道流场结构进行了分析 ,找出了气道结构中不合理的部位 ,对此部位进行修改 ,再进行三维数值模拟。结果表明 :修改后的气道具有更合适的流场结构 ,从而具有更高的流量系数和更合适的涡流比。将原气道和修改后的气道分别进行气道稳流试验台试验 ,试验结果与计算结果吻合良好。

涡流室式柴油机相关火焰微元燃烧模型的三维数值模拟

把涡流室式柴油机不同区域与不同时期的燃烧过程分开处理，将涡流室的燃烧过程划分为３个阶段，即：低温着火化学动力学反应阶段、高温预混燃烧化学动力学反应阶段和相关火焰微元的扩散燃烧阶段，而认为主燃烧室的燃烧只有相关火焰微元的扩散燃烧阶段。用Ｓｈｅｌ着火模型、Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ方程和相关火焰微元模型来分别模拟低温着火、高温预混燃烧和扩散燃烧过程。开发了三维数值模拟计算程序并对其进行计算，研究了涡流室中瞬态温度场的变化过程。模型预测的示功图和涡流室中的燃烧放热率与试验值吻合良好。

涡流室式柴油机油滴破碎和喷雾碰壁的三维数值模拟

根据不稳定性理论，将燃烧室中油滴破碎过程分为ＫＨ不稳定破碎和ＲＴ不稳定破碎；根据Ｗｅｂｅｒ数将喷雾碰壁过程分为粘附、反弹粘附和飞溅附壁射流３ 种模式，建立了油滴破碎和喷雾碰壁的数学模型。根据油滴破碎模型计算所得的喷雾贯穿距离和ＳＭＤ值同试验结果相一致，喷雾碰壁模型计算所得的油滴位置图形与高速摄影结果相一致。将已被试验验证后的模型应用于涡流室式柴油机中， 计算了涡流室内喷雾的发展过程，计算结果与高速摄影结果吻合良好。

涡流室式柴油机空气运动的3维数值模拟

通过对标准ｋ－ε模型作适当修正来模拟气体的湍流运动，建立了涡流室式柴油机的空气运动的３维数值计算模型，开发了大型微机化３维数值模拟程序。首次对吊钟型涡流室式柴油机的流场进行了３维计算，计算结果与ＬＤＶ实验结果具有良好的一致性。画出了涡流室纵截面、横截面和侧截面上的速度矢量图。分析了各截面上气体速度的变化过程和涡心运动轨迹，研究结果揭示了涡流室中空气运动的３维流动特性。

涡流室式柴油机燃油喷雾过程的三维可视化研究

通过改进KIVA－Ⅱ程序中的油滴破碎和喷雾碰壁两个子模型，在微机上对涡流室式柴油机燃油喷雾过程进行可视化研究。画出油滴运动轨迹和燃料蒸汽浓度的三视图，研究涡流室内油滴的运动过程和喷油对涡流室内速度场和温度场以及平均温度和平均压力的影响，计算结果与高速摄影结果[1]基本一致。

柴油机缸内过程的三维数值模拟

以不稳定性理论为基础来描述油滴破碎过程 ,以粘附、反弹 /粘附和飞溅 /附壁射流 3个相互重叠的过程来描述喷雾碰壁 ,建立了燃油喷雾模型 将燃烧划分为低温着火、高温预混燃烧和相关火焰微元扩散燃烧 3个阶段建立了燃烧模型 开发了微机化三维模拟计算程序 ,在微机上对涡流室式柴油机的空气运动。

柴油机可用能分析

利用可用能分析法分析了柴油机工作循环中的各项可用能，指出了柴油机能量损失的主要根源，并通过与热力学第一定律分析所得结论的比较，显示了可用能分析的意义画出了柴油机实际工作过程的Ｔ－Ｓ图。

涡流室式柴油机燃油蒸发过程的三维数值模拟

建立了高温高压条件下的油滴蒸发模型，并在不同的工质压力和温度下对模型进行了验证，模型计算结果和实验结果吻合良好。将此油滴蒸发模型和油膜蒸发模型相结合，应用到涡流室式柴油机的燃油蒸发过程中，通过三维数值模拟计算，研究了燃油蒸发过程中燃料蒸气浓度和工质温度场的变化历程以及燃油蒸发对涡流室平均温度和平均压力的影响。

JXX型内燃机数据采集分析系统的研制

本文结合我国国情开发了ＪＸＸ型内燃机数据采集分析系统，该系统用少量硬件和自行研制的软件，加上ＩＢＭ３８６／４８６微机和多种输出设备，实现了内燃机的数据采集和燃烧分析，并介绍了该系统的结构、工作原理、功能和特点，讨论了提高该系统精度的措施。

影响喷油嘴喷孔流量系数关键参数的研究

通过计算流体力学(CFD)计算的方法,详细研究了喷油嘴喷孔流量系数随喷孔K系数、入口圆角半径和喷油背压的变化的规律。结果表明:喷油嘴喷孔流量系数随喷孔K系数的增加而增大,随喷孔入口圆角半径的增加而增大,并且,喷孔直径对喷油嘴喷孔流量系数增加幅度有重要的影响。

计算流体力学在发动机冷却水套设计中的应用

针对某三缸发动机在试验中出现的“拉缸”现象,应用STAR-CD软件对该机冷却水套中的流场和温度场进行分析,发现水套中存在大范围的低流速区和高温区,通过调整气缸垫中机体通往缸盖分水孔的大小和分布设计了改进方案,利用STAR-CD软件分析得到了最终的优化方案。

内燃机气道性能的评价方法

详细讨论了内燃机气道流动特性的定义、测量技术和评价方法。分析了Ricardo方法与AVL,FEV方法所定义的涡流比和流量系数间的关系,对叶片风速仪和涡流动量计测量所得涡流比进行了比较,并介绍了评判气道综合性能优劣的方法。

一个简化的柴油机油滴燃烧模型

本文将油滴蒸发与燃烧模型、热力学模型和燃料雾化模型相结合，建立了一个简化的柴油机油滴燃烧模型。该模型概念清晰，计算工作量少，可调参数少。将该模型与喷油规律相结合，可对柴油机的气缸压力、燃烧放热率和燃油消耗率等性能进行模拟计算。以２１０５柴油机为例进行计算，结果表明：计算值与实测值吻合良好，气缸压力的最大相对误差为６．８２％，燃油消耗率的最大相对误差为１．７％。

发动机气道的造型设计

讨论了气道三维扫描和造型的方法,详细介绍了利用3DSCAN扫描仪对气道进行三维扫描和利用Imageware软件进行造型的步骤,指出了造型过程的要点。最后,生成了气道的快速成型加工模型,并加工出气道芯盒。

柴油机工质热力性质计算

列出了三种计算柴油机工质热力性质的方法，即根据工质的基本组成成分计算法，根据纯空气和纯燃烧产物的组成成分计算法，根据Ｊｕｓｔｉ比热数据计算法，推导了详细的算式，并以２１０５柴油机为例，用这三种方法对其工质的热力性质和放热规律进行了计算，根据所得结果进行分析比较，指出了各种计算方法的特点。

柴油掺水乳化油液粒燃烧模型探讨

从燃烧过程中的扩散方程、能量守恒方程、质量守恒方程出发，导出了掺水乳化油液粒的燃烧模型，并提出了根据过热极限温度来判断微爆效应的方法。通过以２１０５柴油机为例进行计算，说明该模型计算所得燃烧过程参数可用来解释发动机性能试验所测结果。

柴油掺水乳化油燃烧速率的计算

为了节约燃料,已有不少人对柴油掺水乳化油的使用和燃烧进行研究.然而,要深入地研究掺水乳化油的燃烧,应需对其燃烧速率进行计算.在以前的燃烧速率计算中,大都采用燃烧纯柴油时相同的计算方法,而没有考虑乳化油燃烧本身新具有的特点,如乳化油中的水份蒸发吸热,燃烧产物中各物质组成成份和纯柴油燃烧时的不同等,因而使其计算精度受到影响.为了精确地计算掺水乳化油的燃烧速率,需根据乳化油燃烧的特点,对计算中所用的能量守恒方程、质量守恒方程和工质热力性质计算式进行修正.在能量守恒方程中,除考虑燃料燃烧放热量dQ_E/d?,缸壁传给气缸内工质的热量dQ_w/d?,工质对外所做的功pdV/d?和工质内能的变化dU/d?外。

柴油机气道设计的现代方法

柴油机的进气道对进入气缸的空气量和气体的速度分布有着重要的影响。介绍了将三维外形扫描,曲面造型,流体计算与分析,稳流试验台试验等现代技术手段相结合开展柴油机气道设计的方法。利用此方法可以高效快捷地对柴油机气道进行设计和改进。

柴油机湍流扩散燃烧火焰面分形特性的研究

利用分形几何学的基本原理对柴油机湍流扩散燃烧火焰的表现特性进行了研究，对火焰前锋轮廓线进行了测量和分析，所得结果表明：柴油机中的湍流扩散燃烧火焰面也具有分形特性。

涡流室式柴油机准维相关火焰微元燃烧模型的研究

把涡流室式柴油机不同区域与不同时期的燃烧过程分开处理，将涡流室的燃烧过程分为５个时期，即：低温着火化学动力学反应期，向高温预混燃烧化学动力学反应过渡期，高温预混燃烧化学动力学反应期，向空气和燃料混合控制的扩散燃烧过渡期和火焰微元的扩散燃烧期。而主燃烧室的燃烧只有火焰微元的扩散燃烧期。用Ｓｈｅｌ着火模型、Ａｒｈｅｎｉｕｓ方程和相关火焰微元模型来分别模拟其中的低温着火、高温预混燃烧和扩散燃烧过程以建立准维燃烧模型。模型预测的示功图和燃烧放热率与实验值吻合良好。本文还研究了模型中拉伸因子和耗散因子对示功图的影响。