汽油高压旋流喷雾的数值模拟和试验研究

建立了GDI的汽油喷雾和混合气形成的数值模型，对不同喷油压力、燃烧室背压对静态喷雾的影响做了数值模拟，并利用CCD相机在定容燃烧弹中对GDI发动机高压旋流喷油器产生的喷雾作了高速摄影，通过与模拟计算结果的对比，分析了汽油高压旋流喷雾的发展过程。     

高压喷雾仿真中网格精度对喷雾特性的影响

介绍了高喷射压力时不同网格划分的精度对仿真结果中喷雾形态的发展及喷雾贯穿距离以及索特平均直径(SMD)的影响。结果证明,高压喷射情况下,喷油嘴附近的单元尺寸为喷孔直径的5倍~6倍时与试验结果一致,而SMD对网格精度不敏感。     

正丁醇-柴油混合燃料喷雾特性的模拟研究

根据喷雾可视化试验的结果,利用三维CFD软件建立了正丁醇柴油喷雾的仿真模型,并验证了模型的准确性。利用该模型研究正丁醇柴油混合燃料的喷雾特性,模拟了喷雾的发展过程,计算了不同掺混比对喷雾贯穿距、液滴索特平均直径、速度场、密度场的影响。结果表明:模拟计算与可视化试验结果基本一致;随着正丁醇掺混比的增加,混合燃料的喷雾贯穿距和索特平均直径均降低,喷雾锥角变大,雾化特性变好。     

高压喷油的喷雾特性和燃烧改进

本文介绍了一种高压喷油装置,并研究了在高喷油压力下的燃油喷雾特性。将该装置用于2L单缸非增压柴油机上进行了试验。试验表明,在对燃烧室系统参数选择后,高压喷油在燃烧方面有所改进,排放显著降低。     

液态LPG喷雾特性的数值模拟

由于良好的喷雾特性对发动机的各项性能有重要影响,因此对液化石油气(LPG)的喷雾特性进行数值模拟。利用CFD数值分析技术,并以FIRE软件为分析平台,划分计算网格,建立气穴模型,对喷嘴内部流场进行分析,在考虑气穴的形成对LPG喷雾影响的条件下,设定初始条件,并得出喷嘴外部液态LPG喷雾的数值模拟结果。最终将模拟计算结果与实验结果进行对比,证明该数值模拟方法在对发动机喷雾过程的计算中有很高的精确度。     

柴油机喷雾混合过程数值模拟的发展与现状

介绍了喷雾模型的类型、发展历史和最新进展,详述了多维工作过程模型中喷雾模型、数值计算方法,介绍了较具有代表性的KIVA系列程序中的喷雾模型,并对这一领域发展中存在的问题和未来的方向进行了探讨。     

高压共轨柴油机喷雾特性研究

为了探究大背压环境下高压共轨柴油机的喷雾特性,研制了一种可视化喷雾系统,该系统能够实现3 MPa背压环境下的高压喷射.基于该系统,研究了不同喷射压力和背压对高压共轨柴油机喷雾特性的影响.结果表明:同一背压下,随着喷射压力的提高,喷雾锥角逐渐变大,并且存在微小的波动现象,贯穿距离也随之增长,但增长的幅度较小;同一喷射压力...     

初始喷雾液柱的实验及数值模拟研究

从应用平面激光散射技术获得的喷雾液柱清晰照片发现,在喷射初始阶段,当环境压力在某一范围(16～500kPa)时,液柱在分裂成雾状前,其顶端会出现奇特的蘑菇状喷雾.为了解释其形成机理,采用MARS法进行了喷雾液柱两相流数值模拟,得到的结果与实验吻合.进一步的分析表明,蘑菇状喷雾是由周围空气流和高速燃油流之间复杂的动量交换形成的.     

采用旋流喷油器的二冲程直喷汽油机混合气形成过程的数值解析

将旋流喷油器应用到二冲程发动机上,利用其喷雾锥角大、贯穿距离较短等优点,高转速下促使燃油在短时间内与空气混合。由三维画图软件绘制实体模型后,使用AVL Fire软件对直喷式喷油器与旋流喷油器的喷雾形态进行对比,模拟二冲程直喷发动机的缸内混合气形成过程。结果表明：在大负荷功率下,在ABDC15°曲轴转角时开始喷射的燃油不会因扫气的影响造成燃油短路,并且能够加快混合速度,获得较好的均质混合气。     

耦合VOF法的河道三维水流特性数值模拟研究

河道黑臭的重要原因之一是水体流动性降低或完全丧失,导致水体复氧能力衰退,因此河道水动力特性是进行黑臭水体治理的重要依据。目前针对河流水动力进行数值模拟的研究多集中于一、二维,忽略了对河流自由水面的模拟及水流在竖直方向上的运动,不能精确得到河道水力特性。为了寻求一种先进的数值模拟方法来研究河段水流的水动力特性,考虑自由水面运动及水流竖直方向上的流动,建立了耦合VOF法与紊流模型的三维河流水动力模型,并运用无结构贴体网格划分技术建立了河道的计算网格模型。计算结果表明,建立的三维紊流数值模型实现了对自由水面、水深以及流速的模拟,具有较好的稳定性和灵活性。网格模型可以适应复杂的地形边界,能较好的模拟不规则河道边界,适合于天然河道三维水动力场的数值模拟。研究为河流水质的模拟提供基础,并为水生态治理与恢复提供理论依据和决策支持。     

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。     

扩张喷管与收缩喷管中空化现象的数值模拟

对扩张与收缩喷管中的空化特性进行了数值模拟研究,综述了空化现象的基础理论,建立了喷油器的几何模型;确定了运算的物理和数学模型以及相关条件;重点研究了在同一工况下,不同喷管扩张系数对喷管中空化流的影响,模拟了不同喷管扩张系数下喷管中空化现象的特征;总结出喷管的扩张系数对喷管中空化流的影响规律。数值计算结果表明,扩张喷孔随着扩张程度的加大,空化现象加剧,而收缩喷孔则不利空化的产生。     

高压共轨燃油喷雾特性的试验研究与模型修正

利用高速闪光摄像技术建立了燃油喷雾特性试验台架,在不同喷射压力(80 MPa,102 MPa,130 MPa)和不同喷射背压(2 MPa,3 MPa)下对高压共轨电控喷油器的燃油瞬态喷雾特性进行了研究,并用Matlab编程对喷雾图像进行了处理,测量了不同工况下油束的贯穿度和锥角。通过试验数据,利用最小二乘非线性曲线拟合方法对高压喷射油束模型进行了修正,模型计算结果与试验结果基本吻合,表明修正后的油束模型能更好地预测高压喷射时的油束贯穿度和锥角。     

柴油机伞喷喷嘴内部流动的数值模拟

对柴油机伞喷喷雾及喷嘴内部流动的研究现状进行了分析,利用三维计算流体动力学(CFD)程序对喷嘴内气穴多相流计算模型进行了验证,在此基础上对柴油机伞喷喷嘴内部的流动特性进行了模拟计算分析。结果表明,在伞喷喷嘴喷孔进口处形成不对称的气穴,并逐渐延伸至出口处,从而对燃油雾化产生一定影响。     

不同进气压力对高密度-低温柴油机燃烧的数值模拟

应用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。这表明高密度-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。