滚流和挤气对汽油机燃烧和性能影响

采用CFD技术和台架试验手段研究了燃烧室挤气形状及进气滚流对汽油机燃烧特性和性能的影响.结合一台4气门屋脊顶燃烧室结构气道喷射发动机,分别对倾斜挤气/平顶挤气燃烧室、高滚流/低滚流气道组合而成的4种燃烧系统进行了研究.CFD分析表明,低滚流气道与倾斜挤气燃烧室配合,可在压缩冲程上止点附近形成反向挤流并转化为湍动能,这对促进缸内燃烧十分有利.性能试验表明,该方案能加快燃烧速度,并可使点火角提前,改善缸内爆震,同时可提高发动机容积效率,有效提升了性能,发动机燃油耗也有所改善.

CA1102汽油机挤气射流燃烧室研究

对 CA110 2单缸汽油机原楔形燃烧室进行了改进研究 ,使燃烧室内在压缩过程中产生挤气射流。实验表明 :挤气射流对提高燃烧速率 ,缩短燃烧持续期 ,改善放热规律有明显的作用 。

L型异型材气辅共挤气辅段长度的预测

以L型双层共挤异型材为研究对象,采用Phan-Thien and Tanner(PTT)本构方程,应用Arrhenius方程来描述温度对黏度的影响,通过有限元方法分析了聚丙烯(PP)/聚苯乙烯(PS)熔体在气辅共挤口模内的三维黏弹非等温流动过程,对比分析了不同流率下气辅共挤口模所需的最短气辅段长度,同时分析了口模出口面的剪切速率及第一法向应力差的分布情况。结果表明,气辅共挤并不能完全消除挤出胀大,但能极大限度地降低挤出胀大;通过分析流道内的压力、剪切速率及第一法向应力差分布可以确定一个合适的气辅段长度;随着熔体流率的增加,气辅共挤口模所需的最短气辅段长度也相应地增加,但增速并不明显。

气体辅助对聚合物异型材多层共挤成型的影响

在等温理论模型得到实验验证的基础上,运用有限元方法对i形多层共挤口模进行了三维非等温粘弹数值模拟研究,对比分析了传统共挤和气辅共挤成型时口模内的流场和口模外离模膨胀及界面形状的异同。研究结果表明,熔体流率的变化对传统共挤和气辅共挤成型过程中壳层和芯层的离模膨胀现象均有较大影响,但对异型材整体离模膨胀现象影响不明显;气辅共挤不仅能有效减小甚至消除传统共挤过程中的离模膨胀现象,而且具有显著的节能效果;共挤口模出口处剪切速率和二次流动最大值处即为制品变形最严重处。

非等温气辅共挤出胀大的三维粘弹数值模拟

采用PTT本构方程和Arrhenius黏度对温度依赖方程,运用有限元方法,对低密聚乙烯(LDPE)/高密聚乙烯(HDPE)熔体的共挤过程进行了三维非等温粘弹数值模拟,对比分析了两熔体在传统和气辅共挤过程中的速度场、剪切速率分布和层间界面形貌。研究表明,气辅共挤成型在口模出口处不存在二次流动,且在挤出方向流速均匀,剪切速率分布均匀且数值比传统共挤小得多,说明气辅共挤能有效消除传统共挤过程中的挤出胀大和界面偏移现象。

聚合物气辅共挤成型中挤出胀大的数值模拟

以一矩形截面共挤型材为例,采用Giesekus本构方程和Navier滑移模型建立数值模型,使用EVSS、SU等有限元方法对气辅共挤和传统共挤时两种聚合物熔体在口模内外的等温粘弹流动做了三维数值模拟,得到了气辅共挤和传统共挤时的挤出胀大率、速度场、应力场及剪切速率分布。对模拟结果进行了分析和对比,结果表明,气辅共挤能消除挤出胀大和模外熔体偏转流动现象;气辅共挤时两相熔体的速度场均匀一致,熔体流动稳定,呈柱塞状挤出;熔体表面的切向和法向应力为零,因而可有效提高挤出速率,并防止制品表面"鲨鱼皮"现象的出现。

气体压力对气辅共挤成型界面的影响

将气体简化为广义牛顿流体,并作为单独一层,针对矩形气辅共挤口模,建立了三维粘弹有限元模型,对理论模型进行了数值计算,研究了气体压力对气辅共挤成型界面形貌的影响及形成稳定气垫层所需最小气体压力与气垫层厚度和熔体流率的关系。研究表明,当稳定气垫层形成后,随着气压力或气垫层厚度的增大,共挤制品挤出胀大率减小,粘性包围程度增大;形成稳定气垫层所需的最小气体压力随气垫层厚度的增大而减小,随着熔体流率的增大而增大。

气辅共挤出界面位置对挤出胀大的影响

基于聚合物流变学理论,运用有限元方法,建立了半圆形共挤口模成型的理论模型,并对理论模型进行了数值模拟,研究了口模入口端熔体层间界面位置及熔体入口流率对共挤出胀大和熔体层间界面位置的影响。研究表明,气辅共挤过程中,当两熔体流率相等时,使得两熔体入口面积近似相等的r值(共挤口模入口处界面位置)能将熔体的离模膨胀率降为零值,同时保证熔体层间界面位置稳定;当两熔体流率不等时,熔体离模膨胀率随着自身流率的增大而增大,随着另一熔体流率的增大而减小,界面位置则向流率较低的一侧偏移。

气辅共挤精密成型中2种方法处理气体层的比较

将共挤口模内气体层分别简化为完全滑移边界条件和不可压缩流体,基于流变学基本方程和Phan-Thien Tanner(PTT)本构方程,建立L型截面三维非等温黏弹性多层气辅精密共挤成型数值模型,并采用稳定的数值求解技术对数值模型进行模拟计算,将2种数值模型模拟计算所得结果进行对比分析。研究结果表明:2种数值模型模拟所得口模内熔体的速度场、压力场、剪切速率、应力场和温度场等分布基本一致,但两者模拟所得口模出口端面熔体的边界和层间界面形貌略有差异,将气体层简化为完全滑移边界条件模拟所得口模出口端面熔体的边界和层间界面形貌更接近实验结果。

气体辅助共挤出矩形截面PP双层型材的实验研究

为实验研究气体辅助共挤成型工艺的特性,建立了气辅共挤成型实验系统,通过气辅共挤和传统共挤出矩形截面的聚丙烯PP(2.0HC)/PP(T300)双层型材,在挤出胀大、黏性包围、挤出产量及制品表面质量四4个方面做了对比研究。结果表明,气辅共挤制品的挤出胀大率接近于0,黏性包围程度相比传统共挤减小了60%;在相同生产条件下,气辅共挤出产量高于传统共挤,而气辅共挤制品的表面质量与传统共挤制品无明显差别。研究证明了气体辅助共挤能显著改善共挤制品质量并能提高生产效率。

聚合物气辅共挤成型界面的有限元模拟和分析

基于流变学基本方程和Phan Thien-Tanner(PTT)本构方程,建立了矩形截面双层型材口模气辅共挤出和传统共挤出的三维非等温粘弹有限元模型,使用粘弹应力分离法(EVSS)、非协调流线迎风法(SU)等有限元方法数值模拟了两种聚合物熔体在口模内的流动过程,得到了气辅共挤和传统共挤层间界面的三维形貌图和剪切应力分布,对比分析了两种共挤界面的粘性包覆和剪切应力分布情况,研究结果表明,气辅共挤可使粘性包围程度减小60%以上,界面剪切应力峰值减小30%以上,气辅共挤将能有效改善共挤制品层厚分布均匀性及界面稳定性。

L型异型材气辅共挤胀大的三维等温数值模拟

应用有限元分析方法,采用Giesekus本构方程,对L型双层共挤模型进行了三维粘弹等温共挤出数值模拟,分析了2种不同进料方案下传统共挤和气辅共挤口模出口面的速度场、剪切速率场以及挤出胀大和变形情况。研究表明,异型材传统共挤的挤出胀大和变形受进料方案的影响,而气辅共挤则不受其影响。异型材传统共挤在口模出口面速度的非均匀分布是导致挤出胀大和变形的主要原因;气辅共挤口模出口面速度分布均匀,无胀大和变形,说明气辅共挤能消除异型材传统共挤中的挤出胀大和变形。

气辅共挤成型分层界面不稳定的数值模拟研究

提出了全新的气辅共挤成型工艺,基于气辅共挤成型特点建立了理论模型,通过数值模拟系统研究了聚合物流变性能和工艺参数对气辅共挤成型分层界面不稳定的影响规律,并揭示了其影响机理。研究结果表明,随着高粘层熔体与低粘层熔体粘度比的增大,或温度比和速度比的减小,熔体分层界面不稳定性均会加剧,气辅共挤成型粘度比与传统共挤成型相比,其可调范围也更宽。

气体辅助工艺对曲线型异型材共挤成型的影响

基于流变学基本方程和PTT本构方程,建立了三维粘弹曲线型塑料异型材包覆共挤成型数值模型,运用有限元方法对数值模型进行了模拟计算,分析研究了气体辅助工艺对曲线型异型材共挤成型过程中挤出胀大、扭曲变形及口模内流场分布的影响。研究结果表明,传统共挤成型时,共挤制品的挤出胀大及变形、口模内熔体速度场、压力场、剪切速率及应力场等的分布均随着壳层熔体黏度的变化而变化,而气辅共挤成型时,共挤制品的挤出胀大和变形现象以及口模内熔体流场的分布均与芯壳层熔体的物性无关,能实现制品截面形状和尺寸与口模截面形状和尺寸保持一致的精密共挤。

聚合物气辅共挤成型中气体入口位置对层间界面的影响

基于流变学基本方程和Phan Thien-Tanner(PTT)本构方程,针对不同气体入口位置,建立了矩形截面双层型材气辅共挤出的三维非等温粘弹有限元模型;使用粘弹应力分离法(EVSS)和非协调流线迎风法(SU)等有限元方法,对共挤界面进行了数值模拟,分析了气体入口位置对界面粘性包覆及剪切应力的影响规律。结果表明,随着气体入口位置与口模入口面之间距离的增加,界面粘性包覆程度和气体入口处界面上的剪切应力峰值均增大,而共挤界面上最大剪切应力值均在口模入口面上,其大小与气体入口位置几乎无关。先汇料后进气的气辅口模结构不利于共挤制品界面质量控制。

气辅共挤成型机理的数值模拟研究

基于气辅共挤成型特点,提出了其成型工艺,并建立了描述气辅共挤成型过程的理论模型,对其成型机理进行了数值模拟研究。研究结果表明:相对传统共挤成型而言,气辅共挤成型不仅能有效降低口模压降,而且能提高界面的稳定性。数值模拟的结果与国外的实验研究结论相吻合。

塑料异型材气辅共挤成型研究进展

与传统共挤成型比较,气辅共挤成型技术优势明显。文章介绍了气体辅助挤出成型技术机理及其研究进展,详细介绍了塑料异型材气辅共挤成型技术的研究现状,指出计算机及数值方法的发展有助于该技术成型机理的研究,继而有利于该技术的发展和推广应用。

聚合物气辅共挤成型工艺浅析

分析了聚合物共挤出技术应用的特点及存在的缺陷,气体辅挤出成型技术的机理以及其具有的减黏降阻特点。将以上两种技术结合起来形成气辅共挤技术能起到互补的作用。介绍了现有气辅共挤成型的流程和气辅共挤口模的大致形状,并提出了气辅共挤成型工艺的实体和有限元模型。最后介绍了气辅共挤成型工艺的研究现状和发展前景。

工艺参数对聚合物气辅共挤成型的影响

利用流体力学有限元分析软件对二维气辅共挤出过程进行数值模拟,研究各工艺参数对聚合物气辅共挤成型的影响。结果表明,速度场的峰值和压力峰值会随着流量的增加而增加;气辅共挤时熔体流动稳定,呈柱塞状挤出;气辅共挤可以有效提高挤出速率,防止制品表面的"鲨鱼皮"现象。