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。     

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。     

发动机可变进气系统流动特性模拟分析与试验研究

对一1.25L单缸4气门发动机进行可变进气的改进设计,以便优化发动机的中小负荷性能.以初步设计的进气道模型为基础,建立了评价进气道稳流特性的计算模型,对不同进气模式在不同的气门升程下的进气道和缸内流场进行了模拟计算,得出了进气道内的气流分布、流量系数、涡流比和滚流比等参数,并与气道稳流试验数据进行了对比分析.     

某商用车发动机进气系统流场分析与优化改进

本课题对某商用车发动机进气系统进行流场分析与优化改进。在发动机进气系统设计中,以其进气道几何模型为基础,借鉴相关机型的气道稳流试验数据,运用计算流体动力学理论(CFD)和有关数值计算方法,对4种不同气门升程下的进气道缸内流场特性进行了计算分析。建立了评价进气道稳流特性的有关计算模型,给出了其进气流量、进气道内气流分布、不同气门升程下缸内流场特性、流量系数和涡流比等参数,为进气道性能优化、评价和再设计提供了方法和依据。并对进气系统模型进行优化,再次进行流场分析后进气系统流量系数得到提高,大幅提高了发动机进气系统的进气效率。     

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。     

电控燃油喷射单缸5气门汽油机

将1台普通2气门CA1102Q单缸试验汽油机改造为电控喷油式双顶置凸轮轴5气门汽油机，进气道设计为3个并列独立的气道，单孔喷油器安装在中间气道，在进气通道上布置几个进气控制阀控制进气强度。采用可变进气歧管与进气道相连接。试验结果表明，发动机的怠速排放、动力性以及燃油经济性都得到了显著的改善。     

螺旋气门的结构优化及对无节气门汽油机燃烧性能的影响

由于进气方式的改变,气道喷射式无节气门汽油机中小负荷时泵气损失显著降低,但燃烧性能却明显恶化。为改善其燃烧性能,本文中设计了一种在进气过程中能产生较强进气涡流的螺旋气门,并使用仿真软件STAR-CCM+对螺旋气门的主要结构参数进行了优化。在稳流气道试验台上测量其进气涡流比和流量系数,证明该螺旋气门在开启升程较小时能产生强烈的进气涡流,对改善无节气门汽油机在中小负荷时的缸内进气流动状态和油气混合十分有利。将该螺旋气门安装在一台装载有全可变液压气门机构的无节气门汽油机上,试验结果表明:螺旋气门产生的进气涡流显著提高了无节气门汽油机中小负荷工况下燃烧速率、降低了循环波动,使燃油经济性能得到明显改善。     

柴油机螺旋进气道稳流试验与CFD计算的对比分析

对某柴油机螺旋进气道进行传统的气道稳流试验,得到了涡流比和流量系数。在与试验条件对等的边界条件下,应用仿真软件FIRE建立了气道的三维仿真模型,对不同气门升程下进气道内的流场进行了CFD计算;对比试验与计算的结果,两者吻合良好。结果表明,仿真计算省时,成本低,便于方案对比,可以获得气道内的流场分布规律;在柴油机螺旋进气道设计开发与性能评价中具有实用价值。     

小缸径直喷式柴油机螺旋进气道的设计

主要探讨小缸径（75mm－120mm）直喷式柴油机螺旋进气通的设计思路，并在大量经验数据的基础上，剖析了螺旋进气道的各种参数对其气道品质的影响，归纳出螺旋进气道结构参数规律。     

基于CFD的柴油机进气流动瞬态数值模拟与试验研究

采用经压缩修正的Jj}噌双方程湍流模型对一台车用4气门6缸柴油机的单缸换气过程、进气压缩过程进行了CFD瞬态模拟计算.结果表明,对于该柴油机,其气门叠开期发生了废气倒流入进气道现象;切向气道和螺旋气道的气流之间存在着相互影响;进气结束时在涡流以外还存在纵向的涡,在压缩行程中这些涡在高速转动的同时能量发生耗散.并将能量传递给周围流场,诱导出一个反方向的纵涡.气道稳流试验结果表明,对流量系数和涡流比的模拟计算结果与试验结果吻合较好.     

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。     

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.     

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.     

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%)。     

柴油机进气流动的数值模拟

利用CFD软件对载重车用4气门6缸直喷水冷柴油机进气系统进行三维气体流动数值模拟计算,模拟结果给出了气道及气缸内三维流场的分布。从流场切面图可看出,切向气道和螺旋气道的气流之间存在着相互作用,这种作用有利于形成较大的进气湍流;在进气结束时,发现除了涡流以外还存在纵向的涡,在随后的压缩行程中,这些涡在高速转动的同时能量不断耗散,并将能量传递给周围流场,诱导出一个反方向的纵涡;最后给出了TKE(湍流动能)随曲轴转角的变化图。     

柴油机进气道性能试验与评价方法

进气道性能（涡流强度、流量系数）对柴油机的动力性，经济性和排放有重要影响，介绍了目前常用的进气道稳流试验装置，其数据的采集由计算机完成，着重介绍了可适应不同应用范围的6种进气道试验与评价方法，阐述了每种方法中进气道空气流量及涡流比的计算方法，为燃烧过程模拟计算提供了初始条件。     

螺旋进气道铸造缺陷对气道性能影响的试验研究

在稳流气道试验台上，模拟了YC6108柴油机进气道倾斜、纵向胀大等铸造偏差，利用Ricardo和FEV气道性能评价指标，研究铸造缺陷如何影响进气道的性能。试验结果表明：进气道入口处向抬高，涡流强度减小，给向胀大使进气道的流量系数和涡流比明显降低，而当进气道既倾斜又胀大时，将进一步恶化气道性能。