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.     

燃烧室形状对缸内气流运动影响的数值模拟

为研究缸内气流运动规律,探索燃烧室形状对挤流的影响,在柴油机的压缩和膨胀工况下,应用STAR CD程序对不同几何形状的燃烧室内气流运动进行三维数值模拟。计算结果表明,缩口燃烧室具有较大的挤流强度,较长的涡流持续期,涡流的分布较合理,有利于混合气的形成,可加速扩散燃烧;直口燃烧室性能相对较弱;敞口燃烧室性能最弱。燃烧室的收口程度和底部凸台的形状是影响挤流的两个重要因素。燃烧室偏心造成缸内流场的不对称,影响了混合气的形成,不利于燃烧。     

6.5 L两气门柴油机螺旋进气道的开发与优化

内燃机进气道是影响缸内流动特性的关键,对内燃机的混合气形成和燃烧过程具有决定性的作用。以某6.5 L两气门柴油机为研究对象,基于数值模拟方法对其螺旋进气道进行了结构优化,并通过稳态流动试验验证优化效果。结果表明：构建的数值模拟方法具有较高的精度和普适性;在不改变空间约束的基础上,优化后螺旋进气道的性能得到显著提升。该结构优化可为提升同类内燃机性能提供技术参考。     

气道内喷射压缩空气以改变缸内涡流强度的研究

以某款柴油机缸盖进气道为研究对象,在稳流气道试验台上将一定压力的压缩空气喷入缸盖进气道,测量进气道入口不同截面喷射位置缸内的涡流强度。并将此装置应用在单缸机上,借助缸内高温内窥镜技术研究不同涡流强度下对缸内燃烧过程的影响。结果表明,螺旋进气道喷射位置的变化对缸内涡流影响不敏感,而切向进气道不同入口位置的流速变化对缸内涡流强度影响显著。     

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。     

6110型柴油机燃烧过程的优化试验研究 （下）

四、紊流型燃烧室的优化试验结果与分析近年来人们认识到除了宏观进气涡流外,燃烧室内的紊流对混合和燃烧过程有很大影响。目前在直喷式柴油机上产生紊流的方法有两种,即进气道产生紊流和燃烧室产生紊流法。后者是利用燃烧室壁面形状的变化,人为地造成局部扰动,使规则流动分解成小尺度涡流。图9是作者设计的紊流型燃烧室示意图。它具有一定的缩口率,内壁上的凹坑起组织宏观涡流和提高燃烧室内紊流强度的作用,它们的个数与燃油喷注个数相匹配,从而为每一喷注开辟近似相同的燃烧空间。这要求每个凹坑的位置要与动态下的喷注落点位置一致,因此需要经过多次试验来确定。     

自然吸气缸内直喷汽油机气流运动的模拟分析

对一台自然吸气直喷汽油机考察了进气道的性能,模拟进气及压缩过程的气流运动,比较进气道与不同燃烧室匹配的效果。结果显示,在高流量系数、中等滚流比进气道的配合下,平顶活塞燃烧室在进气过程中形成的滚流更强,利于在进气初期喷油的均质燃烧;斜坑活塞燃烧室在压缩后期形成的滚流更强,利于在压缩过程喷油的分层燃烧。     

进气系统稳态流模拟和低流阻进气道的研制

为提高6110型直喷式柴油机的性能指标,本文运用进气系统稳态模拟试验的基本原理和分析计算方法,用容积法对进排气流进行模拟计算,研制了低流阻、强涡流的进气道出口结构.     

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、     

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.     

发动机进气及压缩过程工质运动强度度量的研究

结合某4气门汽油机进气系统CFD算例及国外相关研究进展,分析了应用涡流比和滚流比作为发动机工质运动强度的度量的不足之处。提出对于稳态CFD分析,可应用流经气门最小流通截面的单位质量工质动能流量与单位质量湍动能流量来评价宏观和微观的工质运动强度,对于进气及压缩过程的瞬态CFD分析,可应用缸内单位质量工质的动能与湍动能来评价宏观和微观的工质运动强度,并探讨了两者在进气及压缩过程的变化规律。     

465汽油机进气道流动特性的试验研究

在稳流气道试验台上,研究了465汽油机的缸内气流运动。利用Ricardo评价方法评价了该汽油机的流动性能、涡流和滚流能力。改变进气压差的测量结果表明,在保证充分的湍流条件下,可以采用变压差试验方法。试验结果表明,465汽油机的涡流较弱,滚流较强。较强的滚流有助于增大压缩末期的湍流强度,实现稀薄燃烧。     

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。     

旋转气流的数值模拟及试验验证

用稳流气道试验台对切向引入式的标准旋流筒进行了稳流试验,并用CFD软件对旋流筒内的三维流场进行数值模拟。提出数值模拟与稳流试验对比的方法,验证了模拟的正确性。     

Numerical analysis of homogeneous mixture formation for a direct injection liquid LPG engine

A method to form a homogeneous mixture using low pressure direct injection of liquid phase LPG, pent-roof combustion chamber, flat-top piston and center-located injector layout is presented. To validate the method, the mixture formation processes in the cylinder were investigated using the CFD code. The effect of different injection timing and engine loads on the mixture formation processes were researched. The simulated results showed that, the intake tumble for high load conditions or the inclined intake swirl for part load conditions would break into small-scale vortex (turbulence) near the end of compression stroke, which enhanced the homogeneous mixture formation. The results also showed that if the liquid phase LPG was injected at 60–80°CA ATDC in intake stroke even at different loads, the homogeneous mixture would be formed under any engine load conditions.     

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。     

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...     

Parametric study of a free piston linear alternator

This work presents the modeling and simulation of a novel free piston linear alternator. The modeling consists of two parts, a thermodynamic model and dynamic model, and these are combined and solved by matlab/simulink. The effects of various intake pressures, moving masses, ignition positions, and resistance loads are studied. The simulation results show that the free piston motion is different from that of the traditional internal combustion engine (ICE). The free piston accelerates and decelerates more quickly at the end of the stroke and additionally, the top dead center is free and changes accordingly with the studied parameters. Thus, a high compression ratio can be easily achieved.     

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。