水泵进口预旋及涡流强度测试新技术

设计不良的泵站进水建筑物 ,在不带泵运行的情况下 ,也会引起水泵进口水流预旋和吸水管内涡流 ,改变水泵的进水条件 ,恶化水泵的能量特性和汽蚀特性。提出了观测泵进口水流预旋和测量泵进口涡流强度的新技术。通过丝线流场显示技术 ,观察喇叭口进口水流的预旋 ;采用旋度计测定水泵吸水管内涡角的大小 ,可定性和定量地评判水泵进水设计 ,优化进水设计方案 ,确保水泵有良好的进水条件 ,提高水泵装置运行的安全性和可靠性。

高喷射压力与涡流强度对直喷式柴油机性能的影响

在不采用废气后处理装置的前提下，研究了柴油机采用直列泵系统是否能够满足严格的排放法规和低燃油消耗量的要求。报告了在一台模拟增压中冷的单缸四气门直喷式柴油机上采用高喷射压力的直列泵，改变涡流强度、喷孔尺寸、喷孔数与燃烧室形状等参数时，对柴油机性能影响的试验研究结果。结果表明，用直列泵结合低涡流的燃烧系统满足现行的排放法规是可行的，但已达到了极限。若排放法规进一步严格，则需要增加辅助措施。

内燃机缸内进气涡流强度对局部传热的影响

试验研究了内燃机缸内进气涡流强度对局部传热的影响。在不同的进气涡流强度和功率条件下测量了ω型活塞燃烧室表面瞬态热流 ,并根据测试结果计算了表面换热系数。结果表明 ,进气涡流强度直接影响着热流的分布 ,适度增强进气涡流强度有利于改善燃烧过程 ,降低燃油消耗率和活塞热负荷。

柴油机螺旋进气道充气系数与涡流强度的分析

本文对直喷式柴油机螺旋进气造的两个性能参数充气系数与涡流强度进行了分析，并通过气道试验找出了这对参数最佳配合的方式。

空调外机轴流风扇涡流噪声控制设计研究

随着广大用户对空调舒适性的更高要求,空调外机噪声问题也日益受到关注,同时噪声问题研究也是提高空调性能指标关键所在,再者轴流风机作为空调室外机的关键部件,对空调噪声指标也有着重要的影响。因此以降低空调外机轴流风扇运行噪声值为目标,从削弱风扇表面叶尖涡、叶顶泄漏涡流强度为切入点,在现有轴流风扇基础上,结合生物界羽翼形状,设计了一种叶顶锯齿仿生风扇结构,并利用STAR-CCM仿真工具,对原始和仿生风扇进行仿真试验。仿真结果表明,仿生风扇相比原始模型的宽带噪声降低约2~4 dB(A),同时多维度揭示了叶顶渐变仿生锯齿的降噪机理。分析表明所设计的仿生结构有效改变了叶尖涡和叶尖泄漏涡强度以及发展轨迹,对轴流风机噪声降低有着正向影响。

入料涡流强度对旋流器分级性能的影响

采用试验和数值模拟的方法,研究了旋流器入料涡流强度对分级性能的影响。在相同入料体积流量条件下,通过特定的装置产生了2种不同涡流强度的入料,所得到的分级性能结果明显劣于直流入料时的分级性能,涡流强度越强,分级性能越差。通过对3种入料条件下旋流器流场的数值模拟,发现随着入料涡流强度加大,切向速度显著降低,轴向速度不对称性加大,流场径向窜动加大,空气柱迅速缩减甚至消失,这些都对分级过程不利。模拟结果揭示了入料涡流强度变化对旋流器分级性能影响的内在机制,可为改善通过溢流串联的两段旋流器的分级性能提供了理论依据。

前置翼片式涡流发生器对燃烧室氢气燃料掺混特性的影响

超声速来流与燃料的充分掺混是超声速燃烧的关键技术,直接关系到吸气式高超声速推进系统的总体性能。本文通过在射流口前安装翼片式涡流发生器以促进燃料与空气的掺混。基于SSTk-ω湍流模型的RANS方法,对带有翼片式涡流发生器的超燃冲压发动机燃烧室模型内氢气横向喷流冷流流场进行了数值模拟,对比分析涡流发生器高度和长度不同的条件下燃烧室内的流场结构、涡流强度、氢气与空气掺混特性、燃烧室总压损失的规律。结果表明,翼片式涡流发生器能够提高涡流强度并大幅提高燃烧室内的掺混性能。随着涡流发生器高度和长度的增加,流场结构间的干扰增强,导致涡流强度和穿透深度增加,从而提升掺混效率。与不安装涡流发生器情况相比,涡流发生器能提升氢燃料的穿透深度超过170%,减少燃料掺混距离70%以上。更加复杂的流场结构同时会增大燃烧室的总压损失,并随着涡流发生器高度和长度的增加而增大。相较于掺混性能的提升,总压损失的增大幅度相对小很多,说明通过合理的参数选择,翼片式涡流发生器能够有效提升燃烧室的掺混性能。

可变涡流控制系统对柴油机综合性能的影响研究

文章对柴油机进气管道作出改进设计,基于发动机最大输出动力性能的提升,制取了电子节气门最佳开度的MAP图,进行可变涡流控制系统对柴油机性能影响研究试验,对比常规进气方式和可变涡流进气控制的柴油机在不同工况下的性能,得出以下结论:可变涡流控制系统对柴油机性能的影响方面,低转速大于高转速,高负荷工况大于低负荷工况;动力性方面,功率最大提升9.81%,扭矩最大提升6.16%;经济性方面,燃油消耗率最大降低4.12%;排放性方面,增加缸内的进气涡流强度可以改善燃油雾化,加速油气混合,促进燃烧,从而减少排气微粒,烟度最大降低13.65%.

基于Simulink的柴油机可变涡流控制系统仿真建模研究

文章分析VSCS与柴油机的匹配要求及涡流运动在柴油机中的作用和影响,运用可视化工具Simulink建立平均值发动机模型,并通过选取部分工况点进行模拟计算和试验结果对比,确保仿真模型的可靠度,在此基础上建立可变涡流进气系统模块和平均值发动机模型的整体匹配模型,基于发动机最大输出动力性能的提升,获得VSCS电子节气门最佳开度的MAP图.

W6170Z柴油机可变涡流进气系统剖析及气道匹配

本文介绍了W6170Z柴油机可变涡流进气系统。根据稳流吹风试验结果,阐述了气道结构变动对流量系数和涡流比的影响以及两气道匹配时应考虑的因素。螺旋气道改进前、后柴油机性能对比试验结果表明:在不降低柴油机性能指标的前提下,气缸盖内的水流分布有所改善。

柴油机缸内两相流卷吸效应对燃烧模式的影响

预混合燃烧和扩散燃烧是柴油机的基本燃烧模式,本文选取高压共轨直喷柴油机两种典型燃烧室:缩口型燃烧室和扩口型燃烧室,通过仿真计算研究在不同背景气流环境下基于卷吸效应的混合气形成机理。结果发现:喷射初期油束贯穿背景气流时,油束表面小尺度涡流引起的卷吸效应是形成预混合气的主要原因;对一定的喷射条件不同背景气流直接影响卷吸效应;缩口型燃烧室喷射初期卷吸作用强,预混合速率较快,且大部分燃料在燃烧室内部强滚流的作用下快速扩散燃烧,所以属于预混合扩散燃烧(PDC)模式,虽预混合燃烧占比小,但高温区宽;扩口型燃烧室虽喷射初期卷吸效应相对较弱,预混合燃烧速率较低,但油束冲击壁面凸台后形成二次预混合过程,使预混合气形成持续期延长,预混合燃烧占比大,形成双预混合扩散燃烧(DPDC)模式,通过这种DPDC燃烧模式可减小高温区域面积,由此有效抑制NO_(x)的生成。

电枢磁动势谐波对转子涡流损耗的影响分析

永磁电机多采用变频器供电,变频器输出的电流中除包含基波电流外还存在谐波电流,由其产生的电枢磁动势空间谐波会在转子中产生涡流损耗。基于对各次电枢磁动势空间谐波幅值及其相对于转子交变频率的详细分析,提出涡流损耗强度的概念,用于评估不同的电枢磁动势空间谐波对转子涡流损耗的影响程度。对采用整数槽和分数槽绕组的永磁电机转子涡流损耗做了解析对比和有限元分析,证明了利用涡流损耗强度评估电枢磁动势谐波对转子涡流损耗影响的有效性。

利用燃烧模拟对柴油机燃烧室的优化设计

利用CFD模拟软件FIRE及发动机热力循环模拟软件BOOST对六缸柴油机的工作循环过程及缸内的喷雾与燃烧过程进行了模拟分析,在原型机的仿真计算结果与实验值符合较好的前提下,通过对缸内燃油分布的分析,提出了综合考虑燃烧室形状、涡流比及喷孔配置等多因素的最优配置方法.结果表明,将热力循环模拟和三维燃烧模拟结合起来,既有利于实验验证,又便于对柴油机的缸内工作过程进行深入的分析.

车用柴油机低排放缩口燃烧系统的优化

为了定量评价低排放缩口燃烧室内的气流特性,引入了涡流强度保持性的概念。采用FIRE软件对车用直喷式柴油机低排放缩口型燃烧室内气流的空间分布及其变化规律进行了数值计算,利用计算结果并结合MATLAB软件计算了不同缩口直径燃烧室内的瞬态涡流强度保持性大小,由此评价这种燃烧室的气流特性,并分析不同缩口直径对燃烧室内气流特性及其涡流强度保持性的影响。在此基础上,通过台架试验对比分析燃烧室内的这种涡流强度保持性与喷射系统参数和进气涡流匹配时对柴油机性能的影响。结果表明,采用适当的低排放缩口型直喷式燃烧室结构可有效地组织和控制燃烧室内气流分布规律及其强度,而且对于这种燃烧室结构存在着最佳的喷射位置和进气涡流比,从而在动力性和经济性基本保持不变的条件下可有效地改善柴油机的排放特性。

重型车用柴油机低排放直喷燃烧系统参数的优化

在车用柴油机上引用缩口低排放型燃烧室后,燃烧系统向直喷化发展。为了掌握和定量地评价这种新型燃烧室的结构及其内部气流特点,引入了涡流强度保持性的概念。并利用商用软件FIRE对这种新型直喷式燃烧室内气流的空间分布及其时间变化规律进行数值计算,结合MATLAB软件计算燃烧室内的瞬态涡流强度保持性大小,由此分析不同燃烧室结构参数对燃烧室内气流特性及其涡流强度保持性的影响。同时,通过台架试验分析这种燃烧室内的不同涡流强度保持性与喷射系统参数和进气涡流等参数匹配时对柴油机性能和排放特性的影响。结果表明,通过低排放缩口型燃烧室结构参数的优化,可有效地组织和控制燃烧室内气流分布规律及其强度,而且对于这种燃烧室结构存在着最佳的喷射位置和进气涡流强度,使得在动力性和经济性基本保持不变的条件下,可有效地改善柴油机的排放特性。

浅形缩口直喷式柴油机燃烧室结构特点及其对排放特性的影响

利用AVL公司的FIRE软件对重型车用柴油机缩口直喷式燃烧室内的气体流动特性进行了数值模拟计算。引入涡流强度保持性的概念 ,计算分析了不同缩口直径对燃烧室内涡流强度保持性的影响。在此基础上 ,对不同缩口直径燃烧室进行了喷射系统参数的优化匹配试验研究。结果表明 :采用缩口直喷式燃烧室结构可有效组织燃烧室内的气流运动 ,并能与喷射系统参数进行优化匹配 。

仿生非光滑表面对车用柴油机螺旋进气道流通特性的影响

为了使半开式燃烧室柴油机具有较强的进气涡流,将凹坑、凸包、U形沟槽和V形沟槽4种仿生非光滑单元体应用到柴油机螺旋进气道内表面。使用CATIA、Hypermesh和Fluent软件对仿生非光滑表面进气道进行了CFD数值模拟分析。通过对4种非光滑表面以及光滑表面进气道的流量系数和涡流比进行对比分析发现:在流量系数变化程度较小的情况下,仿生非光滑表面进气道可以显著提高涡流强度。

重型直喷柴油机缩口燃烧室结构特点与评价

为定量评价缸内瞬态气流特性,定义了涡流强度保持性概念。利用CFD软件FIRE对柴油机缩口直喷燃烧室内的气流分布特性进行了数值计算,在此基础上根据流场随曲轴转角变化特性的计算结果,用Matlab软件计算了瞬态的涡流强度保持性,由此分析燃烧室结构对涡流强度保持性的影响。同时试验研究了涡流强度保持性与喷射系统参数、进气涡流匹配时对柴油机性能的影响。结果表明,通过燃烧室结构控制涡流强度保持性,并与其他参数优化匹配后在动力性、经济性保持不变的前提下,可有效地改善柴油机的排放特性。

水泵进水池模型试验新方法研究

针对我国目前水泵进水池模型试验相似准则不明确 ,忽视观测水泵进口流态和吸水管内涡流强度等缺陷 ,提出了水泵进水池模型试验研究的新方法。开敞式水泵进水池模型试验按弗劳德数相似准则模拟。不带泵进行试验 ,模型比尺的选取应保证一定的进水池宽度、水深和吸水管直径 ,从而提高试验结果的可靠性。模型试验应重点检查进水池中是否出现有害的水面涡和水下涡 。

直喷式柴油机燃烧室形状对气流运动及其排放特性的影响

利用AVL公司的FIRE软件,对缩口直喷式柴油机燃烧室内的流场进行了模拟计算,分析了不同燃烧室形状对流场分布及对燃烧室涡流强度的影响,同时对柴油机的排放特性进行了对比试验研究。结果表明,不同燃烧室形状对气流的运动影响明显,通过合理控制燃烧室内的气流运动特性,可有效地改善CO、HC及NOx的排放特性。