基于本征正交分解法的缸内流场循环变动特性分析

应用本征正交分解(POD)方法对数值模拟的发动机多循环速度场数据进行分析,以深入考察发动机缸内速度场循环变动特性。结果表明,POD方法可以将速度场分为不同阶模态,能反映不同程度的流场结构。分析了不同模态对应的时间系数标准差随曲轴转角的变化情况,揭示了缸内速度场循环变动大小随发动机曲轴转角的变化的规律,即进气阶段速度场循环变动要大于压缩阶段速度场循环变动。

车用四气门汽油机气道及缸内流场的瞬态模拟

为指导结构设计,缩短开发周期,在486QE车用四气门汽油机研发过程中,利用计算流体力学软件Star- CD对其气道及缸内流场进行了瞬态模拟．采用基于模板的动网格生成技术,快速生成计算网格,计算并给出了速 度场和湍动能场．模拟结果表明,气道内流场未出现死区和逆向流动,气道结构设计合理;缸内流场中出现明显的 滚流,在压缩上止点以大尺度滚流的状态存在,高湍动能区位于火花塞附近,有利于火焰传播．样机的台架试验数 据表明,功率、油耗、扭矩和排放指标都达到了预期目标值．

气动发动机缸内流场的动态特征

为了解压缩空气所存储的压力能在气动发动机工作过程中的能量分布情况,采用重整化群(RNG)k-ε模型对气动发动机的工作过程进行了数值仿真,再现了气动发动机缸内流场的演变过程.仿真得到了缸内气体压力能、湍动能和输出功等重要参数随曲轴旋转的分布情况以及排气损失、流动损失等占进入气缸总能量的比例.分析表明,在进气过程中进气道及其附近因气流强烈的湍流运动引起的流动损失以及排气所带走的能量是造成高压进气可用能损失的主要因素,当转速为1500 r/min时,两者分别占进气可用能的15.39%和27.21%.对气动发动机的气缸及进气道结构进行优化设计,合理组织进气气流和缸内流场,可以减小流动损失和排气损失,从而提高发动机的动力性能和经济性能.

FAI二冲程直喷汽油机缸内流场的多维数值模拟

利用AVL公司的三维计算流体力学(CFD)软件Fire对FAI(Free Armature Injection)直喷二冲程汽油机缸内流场进行了多维数值模拟。计算结果表明:喷油时刻对缸内混合气的形成有很大影响;低速低负荷工况,适当地推迟喷油时刻有利于分层充气;而大负荷工况则采用在不导致燃油短路损失的情况下,尽可能提前喷油,可以形成较浓的均质混合气。数值模拟结果与实际发动机性能试验结果相吻合。

内燃机缸内流场测量示踪粒子的选取与供给

为了了解内燃机缸内流场状况,研究了使用激光粒子图像PIV测量技术时示踪粒子的选取原则和添加方法,介绍了自行研制的带有Laskin喷嘴的新型粒子添加装置及其在实际发动机缸内流场测量中的具体应用.结果表明,该装置可以产生粒径均匀的液态示踪粒子,这些粒子具有良好的跟随性和光散射特性,所得的PIV测量结果比较理想.

燃烧室偏置对缸内流场的影响

为研究燃烧室结构对柴油机混合气形成和燃烧的影响,对某燃烧室在偏心与非偏心情况下进行了对比计算。计算结果表明,燃烧室位置对混合气有重要影响,偏心燃烧室有利于涡流的形成,涡流强度比非偏心的大,缸内混合气呈非对称分布;同时,偏心燃烧室对喷油器喷油要求加大,寻求合适的偏心率以达到缸内混合气的最佳形成和燃烧也有一定的难度。计算结果对燃烧室改进有一定指导意义。

内燃机缸内流场PIV测试技术中获取数据的方法

把 PIV流场测量技术用于内燃机缸内流场的研究 ,并提出了一种从 PIV粒子图像中获得速度信息的新方法 ,使计算速度更快 ,测量结果的可靠性更高 .

柴油机全可变配气缸内流场三维仿真分析

为了改善柴油机动力性、提高经济性并降低排放,本文采用全可变配气技术实现了气阀配气参数的柔性调节,突破了传统柴油机凸轮型线的限制。基于中高速柴油机的气缸结构和进排气系统,使用SolidWorks软件建立柴油机气道-气阀-气缸精确模型,通过ICEM CFD软件实现高质量、速度快的动态层网格。改变进气阀开启、关闭相位和最大升程,使用FLUENT流体计算软件开展可变配气参数下的缸内流动性能CFD仿真研究。仿真结果揭示了缸内流场在不同配气参数下的发展变化规律,为中高速柴油机全可变配气参数优化和控制提供理论基础。

柴油机扫气过程缸内流场及其影响因素的数值研究

为了提高6L21/31型船用中速柴油机的经济性和动力性,运用FLUENT软件的动网格模型对该柴油机扫气过程流场及其影响因素进行了研究,得到了该柴油机扫气过程缸内流场随曲轴转角的变化情况和不同因素对其扫气过程影响变化规律。通过分析得到原机在转速不变的情况下,气门重叠角增加5°CA,气缸扫气更充分,有利于提高该机的进气效率,对提高该机的经济性和动力性有利。以上研究可为该机在变工况下工作时功率的提高打下基础。

柴油机缸内流场的有限元数值模拟

本文通过有限元数值模拟方法研究了PA6- 2 80型柴油机缸内的流场特性。基于模拟所得的气流运动和其他参数在缸内的三维分布特性 。

燃烧室偏心位置对缸内流场的影响

对经过直喷化改装后的1105柴油机进行了缸内流场数值仿真计算,对不偏心与偏移量不同的偏心ω形燃烧室在不喷油情况下进行了缸内过程数值仿真计算。结果表明,燃烧室偏心虽然能使缸内气体湍流动能(TKE)和缸内平均湍流强度增大,但却使缸内总动能减小,也使缸内总动量减小得更快。

浅析缸内流场特征对内燃机燃烧性能的影响

介绍了缸内流动研究的发展与现状,通过缸内流动形式及其形成原因的实验分析,阐述了如何合理组织缸内流动,以达到较佳的燃烧状况。

气动发动机缸内流场特性研究

以全新研制的电控气动发动机气缸流场域为研究对象,建立其几何模型,运用CFD前处理软件ICEM对流场域几何模型进行网格划分,再运用Fluent动网格技术进行动态模拟计算,分析其气缸内部流场特性,进而得出气体在工作过程中各个阶段的压力场和速度场分布.同时,将模拟计算数值与气动发动机台架实验所得值进行比较.结果表明:动网格数值模拟结果与实验结果较为接近,气动发动机气缸内流场动态仿真过程准确可靠,仿真结果可为气动发动机设计提供参考.当转速稳定于450r/min时,由仿真模拟所得数据计算得此气动发动机指示功率为0.62kW,实验时测算得同条件下实验指示功率为0.55kW,求得仿真和实验指示功率的最大误差为11.2%.利用自制的测功装置测得实验时有效功率为0.45kW,进而求得机械效率为81.8%.研究结果为下一步改善气动发动机性能提供了依据.

四气门汽油机缸内流场的仿真分析与研究

运用计算流体动力学理论(CFD)和气道稳流实验方法对一款四气门汽油机的进气道性能进行了仿真分析和实验。对比不同升程下的仿真流量系数与试验流量系数具有较好的一致性,结果表明进气道进气效率较好,流量系数高。分析不同气门升程下的了缸内流场特性,经过优化设计的进气道能在缸内形成大尺度均匀滚流,有助于提高发动机性能。

稀疏化动态模态分解算法在发动机缸内流场研究中的应用

采用大涡数值模拟方法模拟了发动机缸内冷态流场,连续计算100个周期,获得了缸内多循环流场数据库,模拟结果通过粒子图像速度场测量技术(PIV)测量试验进行了验证.然后,采用动态模式分解(DMD)算法分析动态非线性系统流场数据库,以识别其流动特性.结果表明:DMD算法能够有效识别缸内涡团脉动频率,提取对应的流场结构,有利于发现在发动机整个工作过程中具有大衰变率的不稳定流场结构.此外,改进的“稀疏化”DMD算法可有效地对最重要的流场结构进行低维近似,这将有利于寻找影响和控制发动机缸内流场动态演化的方法.

本征正交分解在发动机缸内流场拟序结构研究中的应用

本文中应用大涡模拟方法对一台四气门单缸光学发动机进行了100个连续周期冷态流场计算,计算结果通过了PIV实验验证,为缸内湍流场拟序结构的研究构建了可靠的数据库。然后应用本征正交分解方法对缸内湍流场数据库进行了深度加工,根据湍流场涡团结构含能量进行分解,有效实现了大尺度拟序结构和小尺度随机脉动涡团的分离,为研究拟序结构和其他不同尺度涡团特性提供了便利。另外,计算结果还表明,进气冲程阶段的进气射流主导着缸内早期整体流动形态,产生的大尺度拟序结构涡团在随后的过程中不断破碎成小尺度涡团,并伴随着能量级联现象的发生,之后缸内流场会逐渐趋于各向同性。

用热线风速仪测量内燃机缸内流场时热线探针的方向敏感性研究

在应用热线探针测量内燃机缸内空间流场时,探针的方向敏感性受到许多因素的影响。本文介绍了在气流试验台上对几种探针结构进行的方向敏感性因素(气流速度、方向偏角、支杆倾角等)试验;总结了各种因素变化时可能产生的热线测值偏差及其修正方法;观察分析了产生这些偏差的主要原因,主要是气流在热线支柱影响下生成的旋涡和流动死区。最后,介绍了用热线探针在一台二行程直流扫气柴油机上进行的缸内流场稳态分布测量结果。

涡轮增压直喷汽油机缸内流场、混合气形成和燃烧数值模拟及试验

建立了发动机3D模型,在发动机进气道上采用了一个滚流控制阀片,以控制发动机气流运动。通过计算流体力学(CFD)软件计算缸内流场随曲轴转角的演变和发展过程,评估了缸内的滚流运动和湍动能。模拟了在当量空燃比条件下缸内混合气的浓度场分布,分析了缸内燃烧过程。研究结果表明:采用滚流控制阀在2 000r/min、0.2MPa和1 750r/min全负荷工况下能够有效提升缸内滚流比,并且在压缩行程末期增强了湍动能,有助于提升燃烧速率,改善燃烧。通过设计特殊形式的活塞顶面,对喷雾进行引导,避免了燃油喷雾直接碰撞在缸壁。燃烧模拟的缸内压力曲线与实际发动机台架测试的结果吻合性较好。

周边气道形状对掺氢转子发动机缸内流场及燃烧性能的影响

以复合进气转子发动机为研究对象,构建并验证了适用于转子发动机工作过程的CFD模型,探究了周边气道形状对转子发动机性能的影响.通过数值模拟的方法,对不同周边气道形状下氢气/汽油双燃料转子发动机的缸内流场和燃烧过程进行了研究.研究结果表明:进气后期缸内混合气受挤压作用出现回流现象,且此时的周边进气口面积越大,混合气的回流现象越明显;在上止点附近缸内会形成与转子运动方向一致的单向流;周边气道形状对点火时刻缸内混合气流速的影响不大,与气道形状为圆形时相比,当气道形状为三角形时,点火时刻缸内湍动能增加26.91%,峰值缸压提升了5.87%,同时,较高的缸内温度导致NOx生成量增多.

四气门柴油机缸内流场的LDA试验研究

在一台经过改装的单缸四气门柴油机上,由电机倒拖,使用LDA测量了缸内上部若干测点的速度信号,使用集总平均法对进气和压缩过程中缸内的流场分析计算了涡流的平均流速和湍流强度。结果表明在压缩过程中,从缸心到缸壁,切向湍流强度值大体相同。在压缩过程的初期和中期,缸内流场的切向速度曲线从缸心到缸壁变化较大,存在尖点;在压缩过程的后期、接近上止点位置时,由于挤流的作用,气缸中心的气体旋转角速度较外围明显增大,气缸中的气体分为燃烧室中心的高速圆柱区域和活塞顶上部的低速环形区域。在单进气道工作方式下,只影响进气和压缩初期的缸内流场。