柴油机组合进气道布置位置优化研究

针对某型柴油机切向/螺旋组合进气道进气系统进行了稳态流场的数值模拟,分析了组合气道的流动特性,为进气道位置优化提供了依据;在不改变原机气道形状的基础上,通过稳流试验确定了最终进气道位置的优化方案,证实了流动数值模拟在气道优化中的指导作用。     

4气门柴油机进气道布置及气体流动CFD模拟

不同的发动机气道组合对进气流量和进气涡流有重要的影响。研究了YZ4102 4气门柴油机螺旋气道和切向气道的布置方案,并对气道—气门—气缸系统中的气体流动进行了三维数值模拟,得到了螺旋进气道单开和两进气道全开状态下气道内部详细的速度场和湍动能等信息,为气道结构优化提供了理论依据。     

LJ377MV发动机进气过程仿真

发动机进气系统的气体流动特性复杂,影响发动机的充气效率和换气损失,对发动机的动力性和经济性有重要影响,准确地模拟进气过程能为进气道的设计优化提供依据。文章以STAR—CD／CCM＋作为三维数值模拟软件,对6mm进气升程下的LJ377MV发动机的进气道一缸内的流场特性进行三维数值模拟,通过数值模拟可以比较准确而直观地了解进气道和缸内流场,为进气道结构的优化、评价、再设计以及与燃烧室的匹配提供了方法和依据。结果表明,数值模拟很好地表达了进气过程中缸内气体流动的特性,可信度较高、     

柴油机螺旋进气道三维数值模拟及其结构优化

以计算流体力学(CFD)技术理论为基础,利用三维数值模拟软件AVL-Fire分析新型6160船用柴油机螺旋进气道,得到缸内的流量系数、涡流比以及流场特性云图.通过三维建模软件CATIA将原气道不足之处改进优化,对改进后的螺旋进气道进行稳态和瞬态模拟分析与评价,结果表明:优化后的螺旋气道进气性能提高15%左右,涡流产生能力提高20%左右.     

4气门直喷柴油机进气流动和缸内流场的研究

在一款4气门高速直喷柴油机上,采用稳态试验和数值模拟对螺旋气道、切向气道和组合气道的流动特性进行了研究。提出了两个进气道组合时流动干涉的分析方法,并利用数值模拟方法,进一步探讨了进气流动对缸内流场的影响规律。结果表明:采用组合进气道可使进气流通面积增加约一半,从而使充气效率提高约1/4;另外,组合气道的进气流动存在相互干涉,这种干涉作用对流量系数影响不大,但对缸内的涡流运动却有较大影响。     

进气道螺旋段关键结构参数多目标优化设计

采用气道稳流试验、CFD稳态模拟,结合多目标优化设计手段,研究YN柴油机单螺旋进气道螺旋段的最小截面积、蜗壳内半径、蜗壳外半径和螺旋室高度4个关键结构参数对气道流动特性的影响。结果表明:通过回归分析获得的近似数学模型,可实现气道结构参数与气道性能的正向定量研究;通过对原机气道螺旋段结构参数的多目标优化,可实现在流量系数小幅降低(0~3.98%)的条件下,涡流比的明显提高(9.3%~14.34%)。     

内燃机内流动的研究

较系统地从流动试验测试手段和装置、流动数值模拟3个方面叙述了目前该领域内研究的现状和发展趋势。对内燃机几种重要的流动形式的形成及其对内燃机性能的影响进行了归纳,特别是将燃油射流形成的流动作为重要的流动形式之一进行了论述;总结了内燃机流动试验研究的几种测试手段和装置;介绍了几种流动数值模拟软件及其特点。     

某柴油发动机非对称螺旋式进气道进气过程模拟分析

本文以STAR-CCM+作为三维数值模拟软件,对某柴油发动机最大进气升程下的进气道和缸内的流场特性进行模拟分析,通过模拟分析对比了更改发动机缸径对进气的影响,可以比较直观的了解进气道和缸内流场,为进气道结构优化、评价、再设计以及燃烧室的匹配提供了方法和依据。     

内燃机组合进气道进气系统的数值模拟

采用分块粘接的网格生成技术,利用求解Poisson方程生成螺旋气道和切向气道相组合的进气系统以及缸内的三维贴体网格。用任意拉格朗日—欧拉(ALE)法对该组合进气系统进行了稳态流场的数值模拟。分析了组合进气道内的气体流动特性,为理解组合气道结构形状对进气流动的影响提供了有力的依据。     

柴油机螺旋进气道三维造型设计与CFD分析

针对UG的曲线、曲面和实体模型构建等问题,采用了基于草图和基于实体两种方法建立了柴油机螺旋进气道的三维模型,实现了进气道局部的参数化设计.利用数值模拟和测试试验相结合的方法,验证了计算模型的可靠性,对气道在不同气门升程下的流动特性进行了分析.结果表明,涡流比和流量系数随气门升程的增加而增大.     

气门开启过程对压缩终了缸内涡流运动的影响

首先采用进气道稳流试验和数值模拟方法对两款柴油机进气道的稳态流动进行研究对比,然后利用Converge软件对两款柴油机在标定工况下的进气和压缩过程进行了瞬态数值模拟研究,并对该过程中各个时刻的缸内和燃烧室内涡流运动通过无量纲参数瞬态涡流比来进行分析。结果表明,柴油机实际工作过程中进气道在气门小开度及中等开度下形成涡流的能力对压缩终了时燃烧室内的涡流强弱有很大影响。现有的稳态评价方法不足以体现这一特征,稳态评价方法有待改进。     

柴油机可变涡流进气流动的数值模拟研究

为1台2.0L的4气门柴油机设计了可变涡流进气系统,利用三维CFD软件AVL-Fire分别对柴油机的3种气道型式的气体流动进行了数值模拟计算,得出了不同型式进气道的流通特性和涡流特性。提出了两种涡流控制阀方案,在切向和螺旋进气道分别设置旋转阀片进行调节,可以改变涡流比,并经比较研究选出了较优方案。研究结果表明,螺旋进气道在大气门升程下的流通能力优于切向进气道,但小气门升程下切向进气道流通能力较好,且产生涡流能力较强;双进气道由于气流的干涉会导致进气能量的损失,但涡流扭矩有所增加;涡流控制阀能在一定范围内改变进气涡流比,且设置在螺旋气道侧的方案具有更好的变涡流效果,能够保证较好的流通性和较大的涡流比变化范围,满足发动机不同工况对流通性和涡流强度的要求。     

汽油机动力性能多目标优化及试验研究

针对某发动机高速动力性较同排量发动机偏低的问题，采用多目标优化与试验相结合的方法对发动机动力性能进行优化。建立并标定了发动机一维模型，采用DOE(试验设计)方法分析了进气延迟角、进气凸轮最大升程、压缩比等多因素对发动机外特性的影响，分析结果响应拟合度较高；采用遗传算法对发动机高速大负荷工况下的工作性能进行了多目标优化；对进气道流动特性进行了CFD(计算流体动力学)分析，通过改进进气道结构以提高其流量系数。最后搭建了进气道稳流试验台和发动机试验台，试验结果表明：改进后的进气道流量系数最大提高了6.51%,发动机功率提高了15.59%,扭矩提高了11.92%,燃油消耗率降低了3.33%。     

用FAS法研究车用内燃机换气瞬态性能

本文论述了用非线性方程全近似格式的多重网格法（ＦＡＳ方法）研究车用内燃机换气瞬态性能的方法，实测了进气管总管某一截面上气体流动参数，用多重网格法对进气管内的气流运动进行了数值计算，直观地描述了车用内燃机进气管各歧管内气体流动的瞬态过程，为改善车用内燃机的性能提供了有效的研究方法。     

基于矢量法的气缸盖水腔流场数值分析

利用CFD软件STAR-CD对同种型号4缸柴油机两种不同结构的气缸盖冷却水腔进行速度场的模拟分析比较,分别得出了具有切向进气道和螺旋进气道气缸盖冷却水腔的速度分布特点,采用一种新方法对多个切面进行速度矢量的比较,速度场更加直观,由此判定两种结构的气缸盖水腔在速度分布方面的优缺点及其对温度分布的影响。     

车用柴油机进气道优化设计及性能研究

针对某高强化2.0 L增压柴油机开发过程中出现的部分工况油耗偏高、烟度较大的问题,采用数值模拟与台架试验相结合的方式,研究了不同涡流比及流量系数进气道方案对整机燃油经济性、排放特性的影响。结果表明,原进气道方案存在气流对冲、涡流比及湍动能不足等问题,是导致燃烧效率偏低的关键原因。基于此提出了进气道优化方案,优化后涡流比提升了14.2%,流量系数提升了26.2%,经台架试验验证,优化方案的平均比油耗降低约5%,同时烟度值明显降低。     

某高强化柴油机进气道的设计开发

以未简化的某柴油机进气道为研究对象,使用三维流动力学软件完成了气道稳流试验台中气道-气缸流动的三维数值模拟计算,模拟计算的流场显示出了在气道试验台条件下空气流动过程的详细状况,气道性能评价参数(流通系数和涡流比)的流动计算结果与气道试验结果吻合较好.数值模拟精度表明,气道CFD计算可以为发动机开发中气道设计提供理论依据...     

柴油机螺旋进气道流场模拟及参数变动研究

利用FIRE软件建立了某柴油机螺旋进气道的三维仿真模型,对进气流动进行了CFD模拟计算。在用气道稳流试验台验证了仿真模型的准确性后,分析了进气道内部的流场分布。利用模型的方便性考察了进气门座圈倒角、进气道放置角度等结构参数对进气流场分布的影响,得到了一些有参考价值的结论。     

点燃式CNG发动机燃烧过程研究

利用混合气形成和燃烧三维模型建立了针对CA6SE1—21N增压点燃式CNG发动机的数值模拟研究平台,并对模型进行了试验验证,同时研究了该发动机混合气形成和燃烧的缸内微观变化历程。验证结果表明,CNG发动机混合气形成及燃烧过程的数值模拟结果和试验结果吻合较好,所选模型适合对CNG发动机进行模拟分析。模拟结果表明,缸内混合气形成可分为大幅度掺混和弱流动混合两个阶段;采用螺旋进气道与平缸盖时,在压缩后期逐渐形成强涡流、低滚流的刚性涡;点火时刻缸内混合气呈上稀下浓的分布,不利于提高点火稳定性和火焰传播速度。     

内燃机进气过程缸内湍流流场的大涡模拟

为精确描述内燃机进气过程中的缸内流场动态特性,基于非结构化动网格和有限体积法,应用大涡模拟方法对1台模型发动机进气过程进行三维瞬态数值模拟研究。计算采用动态Smagorinsky亚网格尺度模型,得到缸内速度和湍流黏度分布及其随时间的变化。大涡模拟的计算结果与试验值吻合良好,与RNAS模型相比能更精确地揭示流场的瞬变结构和流动的随机特性。