基于非光滑单元体结构的车身气动特性研究

利用计算流体动力学的方法,对光滑表面MIRA阶梯背模型进行了外流场数值模拟与试验验证;根据仿生非光滑表面减阻理论,确定了凹坑型非光滑单元体的布置位置及尺寸,并对凹坑型非光滑单元体结构因素对减阻特性的影响进行仿真分析;并基于正交实验设计对凹坑型单元体的结构因素进行优化,仿真表明最优结构组合的减阻率可达10.54%;最后从压差阻力、诱导阻力和摩擦阻力3个方面对凹坑型非光滑单元体最优结构组合改进前后的减阻机理进行了对比分析,显著提高了车身的减阻效果。     

EQD180N-20型发动机进气不均匀性分析

进气管作为进气系统中的一部分，对多缸发动机的进气不均匀性有重要的影响．进气管内的流动损失和压力波动是影响各缸进气不均匀的主要原因．文中采用AVLFIRE软件建立EQD180N-20型发动机进气管的三维仿真模型，并进行了稳态和瞬态流动模拟计算．根据计算得到的流场，对引起进气不均匀性的原因进行了分析，计算了进气不均匀度，对进气不均匀性进行了评价．     

柴油汽车排放控制技术的发展

近年来,柴油机排放控制技术的发展主要围绕以下几个方面进行. 燃烧系统直喷技术 柴油机污染物的排放量很大程度上取决于气缸内的燃烧过程.改进燃烧过程的各个环节(如燃烧喷射系统、进气系统、进气口形状和燃烧室形状等)都会改善燃烧过程.燃烧系统直喷技术的燃烧效率高,比非直喷式系统节油5%～10%,但要求发动机吸入较多的空气.     

康明斯发动机动力不足的故障诊断及排除

1发动机动力不足的现象与原因分析 柴油发动机的工作过程经历进气、压缩、作功、排气四个行程。柴油机在进气行程中吸入的是纯空气;在压缩行程接近终了时,气缸内空气压力可达3．5～4．5MPa、温度高达7501000K,同时,柴油经喷油泵将油压提高到10MPa以上,通过喷油器喷入气缸,在很短时间内与空气混合后便立即自行发火燃烧。在高压气体推动下,活塞向下运动并带动曲轴旋转而作功,废气同样经排气管排入大气中。     

基于边界层控制的高速列车减阻技术

为减小高速列车在运行过程中的气动阻力,提出一种基于边界层控制的减阻技术。以CRH3高速列车为研究对象,通过在车体表面加设球窝非光滑表面来控制边界层的湍流特性,实现列车运行减阻效果;通过PRO/Engineer三维软件建立了高速列车模型、参数化的球窝模型和计算域模型,在不影响研究效果的前提下,对高速列车模型进行简化处理以减少数值仿真计算周期;为使网格能够更好地贴合流线型车体和球窝非光滑表面,采用ICEM CFD软件对计算域进行非结构网格划分;在考虑列车表面粗糙度对气动阻力的影响工况下,应用商业流体软件FLUENT中的k-ε湍流模型对列车在300km·h~(-1)明线运行工况下的列车外流场进行数值仿真分析。仿真结果表明:只在尾车加设球窝非光滑表面更有利于列车减阻,且随球窝的半径、深度和阵列距离的增大,列车的气动阻力均呈先下降后上升的趋势;当球窝阵列距离为350mm,球窝半径为80mm,球窝深度为10mm时,球窝非光滑表面的减阻效果最好,此时气动阻力为2 220.4N,没有加设球窝非光滑表面的列车气动阻力为2 967.9N,减阻率可达25.19%。可见,采用球窝非光滑表面来改变边界层湍流特性是降低列车气动阻力的有效途径。     

CNG发动机工作过程的三维数值模拟

对一台CNG发动机，包括气相流动、燃烧过程在内的发动机工作循环进行了三维模拟计算．用移动网格来模拟气门和活塞的运动，采用分块划分技术形成计算域的整体网格，微分方程的求解基于AVL FIRE程序．根据计算结果，分析了进气道及缸内流场的演变规律、缸内温度场及NOx的形成情况．     

不同进气压力对高密度-低温柴油机燃烧的数值模拟

用fire软件模拟分析不同进气压力对高密度-低温柴油机燃烧和性能的影响;对4100柴油发动机进行模拟计算。结果表明:不同进气压力情况下,其燃烧路径大部分避开Soot和NOx的主要生成区域;提高进气压力会使燃烧充分,放热速率加快;进气压力对发动机性能影响明显,进一步增大进气压力能在Soot和NOx排放有效降低的同时,发动机的动力性能明显提高而燃油消耗降低。表明高密度-低温柴油机燃烧模式能够通过提高进气压力同时降低排放和提高热效率。     

三维流动数值模拟中网格划分方法的研究

从注重实用性，计算效率与精度的角度出发，探讨了具有复杂外形的流动区域中网格划分方法的问题，对发动机进气道内的气体流动进行了数值模拟，验证了所提出的网格划分方法以及计算软件的可靠性与精度。     

中重型卡车催化消声器流场特性

运用Fluent软件计算了不同进气端结构和形状的中重型卡车催化消声器载体前端面进气均匀性和进出口总压差,分析了其流场特性。计算结果表明:催化消声器流场特性与发动机排气量有关,载体前端面进气均匀性和进出口总压差对于分析流场特性至关重要;添加挡板后载体前端面进气均匀性和进出口总压差均增大,添加竖挡板的流场特性最佳;进气管直径收缩40mm和排气管直径扩张40mm的流场特性较好;当发动机转速分别为900、1 900r·min-1时,催化消声器优化后载体前端面进气均匀性比优化前分别提高了1.2%、1.6%,进出口总压差比优化前分别降低了57.5%、63.9%,结构优化对降低进出口总压差效果明显;与桶型催化消声器相比,箱型催化消声器的载体前端面进气均匀性增加;选择催化消声器还应考虑空间布置与利用效率。     

基于数值模拟的重型卡车进气系统旋流式分离器的改进设计

建立了重型卡车进气系统旋流式分离器的内部空气流动模型,并针对不同排气口尺寸进行了内部流动数值仿真,得到了流动阻力最小值时对应的排气口尺寸。计算结果表明:平均速度最低处、平均压力最低处、压力降最小处分别对应不同排气口尺寸,综合考虑3个参数对旋流式分离器的影响,取对应的3个尺寸的平均值作为优化结果。     

高速列车受电弓杆件减阻降噪研究分析

高速列车受电弓是列车高速运行时气动阻力和气动噪声的主要来源之一。为探索受电弓杆件的减阻降噪方法,基于仿生学思想将高速列车受电弓光滑表面设计成螺纹型非光滑结构,同时研究在螺距和螺纹直径参数下对气动阻力和气动噪声的影响。选取高速列车受电弓杆件的典型尺寸建立流体仿真分析模型,采用非结构化混合网格,利用Standard k-ε湍流模型及宽频噪声模型,通过数值方法计算流场的分布特征和气动噪声大小。计算结果表明:螺纹型非光滑结构能更好地影响圆柱体尾涡区的形成,是有效降低高速列车受电弓杆件气动阻力和气动噪声的关键。为了进一步探究螺纹型非光滑结构杆件对高速列车受电弓减阻降噪的影响,设计了凹槽螺纹型和凸陷螺纹型两种不同结构杆件,分别在不同的螺距和螺纹直径参数下进行流场计算结果分析。结果表明,在350 km/h的风速下,螺距和螺纹直径参数一定时,凸陷螺纹型杆件的减阻降噪效果要优于凹槽螺纹型结构;其中,螺距PPD=60 mm,螺纹直径d=1 mm的凹槽螺纹型杆件具有最优减阻降噪效果,单个杆件的减阻率达3%;而对于凹槽螺纹型杆件类型,螺距PPD一定时,d/D的比值在0.017～0.067范围内,随着螺纹直径d的增大气动阻力和气动噪声均升高,当d/D数值超过0.067之后有显著降低气动阻力和气动噪声的趋势。     

基于KIVA的发动机进气道稳流模拟计算

利用KIVA对发动机进气道的流量、流动状态和缸内的流动状态进行模拟计算和分析.在此基础上,对比不同升程下流动状态,得出相关结论.通过模拟可以在较短的时间内获得关于流动的详细信息,从而降低了新产品开发和试验周期.     

某493自然进气柴油机性能研究

针对某493型自然进气柴油机主要动力性指标不足,烟度、燃油消耗率严重超标的现象,分析柴油机性能的影响因素,通过一系列的对比试验分析,得出喷油器突出高度、缸体冷却效果、喷油泵500r／min时的供油量、台架测量的准确性是主要影响因素,缸盖进气参数也对其产生一定的影响。试验表明,经过相应改进,某493发动机的动力性指标、油耗、烟度排放等明显改善,达到了出厂要求。     

凸包非光滑表面高速列车气动阻力及噪声研究

为减少高速列车在运行中的气动阻力及噪声,提高列车运行效率、节约能耗,提升旅客乘坐舒适度,提出凸包非光滑表面减阻技术应用于高速列车领域。以CRH3型高速列车为研究对象,通过在车体的头部和尾部加设凸包来控制湍流特性,以达到减阻、降噪效果。首先,利用PRO/Engineer建立非光滑表面CRH3高速列车简化模型,采用ICEM CFD软件对模型划分非结构网格;其次,应用Fluent流体仿真软件基于标准模型对稳态运行速度为300 km/h时的列车进行仿真计算空气阻力;最后,利用宽频带噪声模拟气动性能良好的列车外表面噪声。结果显示:将间距为460 mm、半径为40 mm、高度为10 mm的凸包阵列结构布设在前挡风玻璃周围对减小气动阻力有积极作用,阻力值为3 715 N,减阻率为1.77%,而此参数凸包非光滑对列车裙板上缘有普遍降噪效果,最大降噪率为1.72%,而对车鼻处及车顶部则会增加噪声。研究表明,通过在头车加设凸包可以改变边界层湍流特性达到减小列车气动阻力及降低部分位置气动噪声的效果。     

电控汽油机进气量的最优估计算法

通过发动机台架试验,针对发动机进气系统的非线性特性,基于发动机进气通路动态模型,给出了进气压力与系统参数之间的关系,根据卡尔曼滤波的应用特性,提出了基于扩展的卡尔曼滤波的发动机进气量估计算法,得到了进气量估计的实时递推方程,计算了发动机瞬态工况下的进气压力,并与实际测量值进行了比较。对于较小的负荷变化率,压力计算值与测量值偏差小于3%,而较大的负荷变化率时,偏差有增大趋势,但其误差小于5%。结果表明进气量估计算法可以较精确地计算出发动机瞬态工况的进气量。     

发动机进气道CFD数值模拟

应用CFD(computational fluid dynamics)对某型号发动机双进气道进行了数值模拟,计算得出气门在不同升程下的进气流量系数、涡流比及滚流比。通过将计算结果与试验结果进行对比,显示数据吻合良好,流量系数较高,并总结出了不同升程下气道流量系数的变化规律;同时,模拟结果表明气道-缸内具有良好的进气效果和明显的缸内滚流运动,进一步验证了CFD模拟的气道结构的合理性。     

柴油机排气歧管进气角度对排气性能影响

为研究柴油机排气系统的结构对增压方式及排气能量利用效率的影响,建立了某柴油机排气歧管的三维数值模型,采用动态控制技术,分析了各歧管联合排气时排气系统内的流动状态.结果表明,原始结构的排气管内存在漩涡、局部动态压力过大,排气歧管内气体流量分布最大不均匀度较大等现象.为提高排气性能,对排气歧管进气角度进行了优化.模拟结果表明,优化后涡流明显减少,局部动压降低2000 Pa,出口处最大不均匀度降低5.55％,该结构有利于排气.     

公路隧道送排式纵向通风流体力学分析与计算模型

从流体力学分析理论入手,通过理想流体的假定,推导了隧道内空气流动的能量方程和动量方程,分析了各种通风阻力和压力计算模式,在此基础上建立了隧道送排式纵向通风的基本理论,提出了送排式纵向通风的关键控制点及压力平衡模式,为特长公路隧道营运通风的理论和应用进行了有益的探索.     

进气预热对柴油机低温启动性能影响的试验研究

为了研究进气预热对柴油机低温启动性能的影响,进行柴油机有、无进气预热及使用不同功率格栅预热下的低温启动性能试验。结果表明:柴油机低温启动采用进气预热时,第2个工作循环缸内开始着火且燃烧能自持;无进气加热时,柴油机启动前8个工作循环内无明显燃烧迹象,第9个工作循环着火后燃烧仍无法自持,缸内失火现象严重,直到第45个工作循环才能自持燃烧。试验样机预热60 s后,温度变化试验表明:采用1.8 kW的格栅预热进气比采用1.2 kW的格栅预热启动前和启动过程中气流最高温度分别提高90.2℃和77.8℃,缸内第1个工作循环温度提升约70℃,起始着火提前角提前2.26°。     

公路隧道送排式纵向通风流体力学分析与计算模型

从流体力学分析理论入手，通过理想流体的假定，推导了隧道内空气流动的能量方程和动量方程，分析了各种通风阻力和压力计算模式，在此基础上建立了隧道送排式纵向通风的基本理论，提出了送排式纵向通风的关键控制点及压力平衡模式，为特长公路隧道营运通风的理论和应用进行了有益的探索。