大功率16缸柴油机采用相继涡轮增压系统的模拟计算与研究

作者新近开发了内燃机进排气系统一维非定常流动高精度计算模型有限体积法总变差减少 (Finite Vo-lume Method-Total Variable Diminish,简称 FVM-TVD)程序。为了适应对某 1 6缸大功率柴油机采用相继涡轮增压系统进行模拟计算与研究的需要 ,在 FVM-TVD程序的基础上 ,加入了相继增压系统、进排气旁通系统及高工况放进气系统的计算程序 ,利用此新编制的程序对该柴油机进行了模拟计算 ;其计算结果对该机何时启用相继增压系统、进排气旁通系统或高工况放进气系统提供了初步的预测 。

柴油机两级相继涡轮增压系统研究

首先根据内燃机进排气系统一维非定常流动模拟计算"有限体积法—总变差减少"程序,在不同负荷下,对柴油机性能进行校核,模拟计算结果与试验值基本一致。然后建立柴油机两级相继涡轮增压系统模拟计算程序,并进行研究。研究表明:中低负荷的过量空气系数增大,有利于改善燃烧;油耗降低效果显著;增压压力增大,进气量增加比较明显。

溃坝洪水演进的数值模拟

开发了溃坝洪水演进数值模型,对模型控制方程采用有限体积法进行空间离散,采用具有总变差减小特性的MacCormack预测-校正格式进行时间离散.采用非规则局部不连续网格划分计算区域,增强了模型对复杂地形的适应能力;具有总变差减小特性的数值格式使模型具备了强大的间断波捕捉能力,并消除了模型稳定性对人工黏性的依赖;基于单元属性与基于界面属性的动边界处理技术使模型能合理地模拟非恒定性强、干湿变动剧烈的水陆边界.实际算例表明:模型在强非恒定流状态下具有稳定性及守恒性,可作为溃坝洪水预报及其灾害防范的有力工具.

强旋转流场中的激波捕捉

为研究离心机内部的流动状况 ,采用矢量分裂的有限体积法对强旋转流场中激波进行计算。通过选用二阶总变差减小 (TVD)格式 ,很好地捕捉到了障碍物前方的激波。讨论了在不同气体介质及不同强度的旋转流场中障碍物对激波性质的影响。计算表明 :在障碍物附近 ,随着速度的升高 ,激波强度增强。激波在障碍物两侧有延伸 ,在侧壁高密度区域的激波强度在高马赫数时减弱 ;中心低密度区域由于存在回流 ,使得这一部分气体密度急剧升高。通过数值计算可以为离心机设计提供参考。