柴油机缸内涡流预测研究

柴油机缸内涡流会影响油气混合以及燃烧进程,进而影响柴油机动力经济性。为使进气涡流比更接近真实缸内过程,从气道稳流实验涡流比数据出发,结合一维流动的进气质量,基于数值计算方法和角动量守恒定律,提出了柴油机缸内涡流预测模型。将此模型应用于发动机,计算得出压缩上止点涡流比预测为1.114,与相同边界条件、相同转速的发动机模型通过数值计算所得到的涡流比相比,相对误差低于4%,由此验证了所建立的基于稳流实验和一维模型的缸内涡流预测模型的正确性和可行性,为组织进气流动提供了依据。

直喷式柴油机进气道变压差稳流试验方法的研究

在直喷式柴油机气道稳流试验中,采用变压差试验方法代替传统的定压差方法。在气门升程最大时,将气道压差定到足以使流经气道内的空气为充分发展的湍流,采用涡流动量计,进行了直喷柴油机6108缸盖的气道稳流变压差试验。结果表明:变压差气道稳流试验中的Ricardo和FEV方法的流量系数、涡流强度、平均流量系数及涡流比等参数与定压差稳流试验的结果基本相同,最大差别不到1.5%,变压差方法可以替代定压差的气道稳流试验方法。试验结果还表明变压差试验所获得的数据具有良好的重复性和精度。采用变压差试验的方法可以减少气道稳流试验中的调整气道压差为恒值的操作程序,大幅度提高工作效率,利于实现气道试验台的自动化,从而适用于缸盖的在线检测。

四气门汽油机进气道流动特性的稳流试验研究

通过自行研制的稳流气道试验台研究了一台单缸四气门汽油机进气道流动特性及其产生涡流和滚流的能力 ,分别试验了双气门全开、单气门开和单切向气道三种方案。研究结果发现 ,该汽油机缸内几乎不存在大尺度涡流 ,而只存在滚流 ,当关闭其中一个气门后 ,会得到较强的涡流 ,加导气片后 ,其涡流更强 ,但流通能力比双进气门全开差。对于滚流比 ,单进气门比双进气门略有提高 。

多气门发动机进、排气道的结构设计与评价

分析了多气门发动机进、排气道的结构特点和设计要点,并以自主开发的4气门1110型柴油机和486QE型汽油机为例,论证了气道的静态流场模拟、稳流试验评价及动网格瞬态模拟等气道性能研究方法用于多气门发动机进、排气道设计和评价的可行性。

柴油机进气道流动特性评价的新方法

通过了柴油机进气道稳流试验及其评价方法,推导出压缩比、充气效率和进气压差对涡流比的修正公式。针对某六缸船用柴油机进行试验测试及仿真计算,获得其进气终了的涡流比修正值。研究结果表明:仅对压缩比和充气效率修正,获得的结果比稳流气道试验的Riacardo涡流比降低了16.1%;而通过对进气压力修正后,计算结果比稳流气道试验结果增加了5.8%。

不同气道倾角的直喷式汽油机进气道气流特性的试验研究

基于传统PFI汽油机进气道设计了2种倾角的GDI汽油机进气道,分别进行了2种不同倾角的GDI汽油机进气道的双气门开启、单气门开启2种方式下的气道稳流试验,研究了不同气道倾角的进气道气流特性,以及产生涡流和滚流的能力。试验结果表明:在不同的气门升程下,气道倾角α=39°的进气道比气道倾角α=34°的进气道流量系数大;就滚流比和涡流比而言,当气门升程较大时,单气门开启时比双气门开启时有所增大;当气门升程大于3mm时,α=39°的进气道比α=34°进气道的滚流比和涡流比均有所增大。此外,与普通PFI汽油机进气道相比,2种倾角的GDI汽油机进气道流通性能更佳。

气道稳流试验的变压差试验方法研究

提出了用于测量发动机气道流动特性的气道变压差试验方法。与目前采用的气道稳流试验方法不同,在试验过程中,采集对应于各气阀升程下的流量和涡流角动量时,不需要保持气缸内恒压差条件,变压差试验只需要确定气阀最大升程时模拟气缸内与环境大气压的初始压差,在变压差条件下进行试验,同样可以得到Ricardo和FEV试验计算方法的平均流量系数和涡流比。变压差试验方法的测量精度与定压差的精度相同,试验操作程序简单可靠,易于实现气道稳流试验的全自动化,对于企业生产线上的批量缸盖检测可以大幅度提高工作效率。

基于试车数据的航空发动机起动过程建模

根据某型航空涡轴发动机起动过程工作原理,结合该型发动机试车数据,采用转子动力学特性与数值模拟相融合的方法,创新地提出了一种估算起动过程稳态燃油流量的算法,基于该算法提出并建立了航空涡轴发动机起动过程数学模型,编制了相应的计算程序,并与该型发动机的试车数据进行了对比分析。结果表明,所建立的该型航空涡轴发动机起动过程数学模型所给出的数值计算结果与试车数据具有较好的一致性,该航空涡轴发动机起动过程数学建模方法具有一定的通用性。

柴油机稳流气道试验台的仿真与试验

运用三维造型软件P ro/Eng ineer对柴油机稳流气道试验台进行造型,采用计算流体动力学(CFD)软件对气道-气门-气缸系统的流动特性进行模拟计算,目的是用数值稳流气道试验台的分析来代替气道开发前期在实际试验台上进行的反复修正工作。基于动量守恒原理,模拟计算出AVL和R icardo风速仪的转速,由此得到不同的涡流比并且进行了对比,结果显示:R icardo风速仪的涡流比比AVL风速仪的涡流比高。为验证数值稳流气道试验台模拟计算的准确,在采用R icardo风速仪的气道稳流试验台上进行了试验,两种方法下的流通系数和涡流比比较说明:模拟结果是可靠的。分析了气道-气门-气缸系统内部流场信息,提出了改进方向。

多气门汽油机滚流进气道结构的研究

为设计多气门汽油机强滚流进气道，作者对所设计的几种滚流进气道模型在稳流试验台上进行了性能测试。结果指明了强滚流进气道对结构的要求，揭示了上大下小的喉口截面形状的进气道可得到较强的滚流强度，但难以提高综合进气性能指标，并证实用滚流进气道与作者研制的导流型副气道的组合进气方案可实现提高滚流强度而不牺牲进气流量系数。

柴油机可调涡流进气道设计与试验

将进气涡流的数值仿真和稳流试验测试运用到柴油机进气道设计中,用正向设计和逆向设计相结合的方法为132mm缸径柴油机设计了可调涡流进气道,利用快速成型和数控加工制作出气道的相关模型和气道砂芯模具,并铸造出缸盖。发动机试验表明,油耗下降7.1/(.),烟度下降50%,排气温度下降17℃。

进气道位置对柴油机进气涡流可调性能影响的试验研究

针对某型号四气门柴油机设计制作了一个螺旋气道和直气道的阴模试验件,在稳流气道试验台上,利用挡板部分遮挡直气道的入口,实现进气涡流的调节,进行了进气道位置对进气涡流及其可调性能影响的试验,试验结果表明:两个进气道的位置不同,对进气流量的影响很小,但是对涡流比以及涡流比的调节范围有较大影响。

四气门柴油机的可变涡流进气系统的试验研究

设计开发了四气门柴油机单独进气道及四气门柴油机试验缸盖 ,分析了四种组合气道方案下关闭一个进气道对四气门柴油机进气道性能的影响 ,从而探求四气门柴油机的可变进气涡流系统的实现方法。在低速时通过关闭一个气道 ,可以形成四气门柴油机的可变进气涡流系统。具体关闭哪个气道取决于气道的不同组合。

内燃机气道及缸内气体流动特性研究

本文对某型号内燃机气道稳态流动和缸内气流运动特性进行了研究.气道流动特性稳态计算结果与气道稳流试验结果相吻合,流动特征参数偏差在3%左右.瞬态计算结果表明,在进气行程初期,缸内涡流和湍流迅速增强,随后涡流变化缓慢,而湍流强度迅速下降.在气门叠开时,存在进气和排气回流现象.进气时,进气阀边缘处是缸内气体最大速度出现位置,气门最大升程时该处速度达到134.4 m/s;切向气道缩口处最大速度高达134.7 m/s,此处存在一定的进气节流损失.

汽油机滚动涡流模拟试验台和滚流进气道的试验研究

阐述了用于汽油机气缸内横轴涡流测量的稳流试验台的设计研制。经实验证明实验台测试结果合理，具有良好的可比性。以稳流模拟试验台的测试结果为依据，建立了滚流的计算模型，预测精度可满足工程需要。采用7种不同形式的滚流进气道，经平顶燃烧室发屋顶形燃烧室的双重试验，找出了影响滚流强度及流量系数的因素，可为汽油机进气道和燃烧室的设计提供参考。

汽油机缸内滚流测量方式研究

针对汽油机滚流测量方式,通过气道稳流试验结合数值模拟方法对不同滚流测量方式下缸内滚流的演化规律进行了研究。研究结果表明:采用直接测量方式对滚流进行测量时,缸内滚流强度会产生大幅度跃升,而间接测量方式则变化平缓,其根本原因是在一定的气门升程范围缸内滚流流场由相互平衡的两股气流,演变为统一的大尺度滚流。同时发现直接测量装置的出气口直径对跃升幅度有直接影响,小的出口直径加剧了缸内滚流强度的跃升;间接测量方式在气缸中心平面具有和直接测量方式相一致的流场结构,基于间接测量模拟缸套的整流作用,其测量得到的滚流强度变化平缓。

切向/螺旋进气道稳流实验与数值仿真

为了研究内燃机进气道及缸内的流动规律,并验证数值仿真在内燃机中流动的可行性,对典型的内燃机切向/螺旋组合进气系统的三维流场进行了稳流实验,并用商业软件F luen t数值仿真了实验条件下进气道及缸内流场.由文中给出的算法计算的涡流比及流量系数与实验结果具有较好的一致性.通过仿真流场分析发现,随着气流逐渐远离气缸盖,垂直于气缸轴向的截面上速度分布越规整,越易形成单一方向的旋涡.研究结果表明,数值仿真可以较准确地得到直观的进气道和缸内流场,补充了稳流实验.

发动机缸内滚流运动的稳流实验与三维数值模拟

采用变压差法的涡流动量计式实验台和Ricardo评价方法,对四气门发动机缸内滚流运动以及气道流通系数进行了实验研究;并且根据气道稳流实验的状态与环境参数,采用RNGk-ε湍流模型、混合网格、有限体积法以及SIMPLE算法,建立了与之相对应的三维数值模拟分析模型,得到了气道内部与缸内流场更为详尽的数据信息。结果表明,实验气道可以在缸内产生滚流,但也存在局部的缺陷;数值模拟与稳流实验的结果吻合良好,模拟分析模型具有较高的准确性和实用价值。

四气门柴油机进气道布置的试验研究

为获得具有优良的流通特性和涡流特性的四气门柴油机进气道系统 ,在稳流气道试验台上 ,研究了进气道的布置对四气门柴油机进气道流动特性的影响 .结果表明 ,气道布置角度的变化对流量系数影响不大 ,但对涡流比有较大影响 ;切向、螺旋气道布置角度的变化对组合涡流的影响分别表现在小升程范围和中、大升程范围 ,前者比后者有更大的影响 ;组合气道涡流较单独气道开启时有较大降低 。

进气道稳流试验装置内三维流动特性的数值模拟

使用 FLUENT商业软件 ,采用 RNG k-ε湍流模型 ,对稳定流动实验条件下 ,不同进气道角度时切向进气道 -气门 -气缸内的流场 ,在两种气门升程下进行了三维数值模拟 ;分析了气道 -气门 -气缸内气体的稳态流动特性 ;总结了不同气道角度、不同气门升程时气道和缸内气体流动的变化规律。随着气门升程的增加 ,气道角度对缸内涡流的影响增大 ,并且涡流和滚流相互抑制。