柴油机喷嘴空穴流动特性分析

利用混合多相流空穴模型进行了喷嘴内气液两相流动的数值模拟。分析了喷油压力、背压、喷嘴几何特征参数对喷孔内空穴流动、空穴区域分布的影响,以及各种参数对流量系数和燃油出口平均速度的影响。研究结果表明,无量纲空穴数直接影响喷孔内的空穴分布,而流量系数和燃油出口平均速度等流动特性则与喷油压力、喷孔入口圆角半径、喷孔倾角、针阀升程等几何特征参数有很大关系。     

生物柴油燃烧过程中氧、氮元素的迁移历程分析

在丁酸甲酯化学反应机理的基础上,添加了详细的NOx生成机理,得到包含214种物质和1 241个基元反应方程式的生物柴油机理.运用均质零维反应器模型,计算了燃烧过程中各基元反应的ROP(Rate of production,ROP)系数,确定了影响各中间产物生成的主要基元反应方程式.通过ROP分析,阐明了生物柴油燃烧过程...     

二行程汽油机分层扫气性能的数值模拟研究

简述了二行程汽油机常用的两种分层扫气方式(空间分层和时间分层)的工作原理,并采用计算流体力学(CFD)程序对其分别采用均匀扫气和这两种分层扫气方式时的换气过程进行了多维模拟计算。计算结果表明,与均匀扫气方式相比,分层扫气方式具有燃油短路损失小的优点,但对扫气性能没有明显的影响,且燃油的混合不如均匀扫气充分。     

溶气浓度对发动机燃烧影响的数值研究

文中在KIVA程序的基础上,建立了溶有CO2燃油低温着火模型、碳烟模型,修改了油滴蒸发模型,对溶有不同质量比的CO2燃油发动机的燃烧过程进行了数值模拟,从而探究NOX和碳烟随其所产生的变化,结果表明随着CO2质量比的增加,NOX和碳烟的生成量有了明显的减少。     

生物柴油抑制多环芳香烃生成的机理分析

建立了生物柴油PAHs生成的详细化学反应动力学机理,利用Chemkin-Pro软件中的反射激波管模型,模拟了生物柴油对混合燃料燃烧时多环芳烃PAHs ,气相前驱物C2 H2,C3 H3,自由基O ,OH以及低温CO ,CO2生成的影响。模拟结果表明：随着生物柴油体积分数的增加,O ,O H自由基峰值浓度增大,更多的C2 H2,C3 H3被氧化形成稳定的CO2;另外,生物柴油甲酯基中非羰基的氧使更多的碳原子在低温阶段通过OCHO以及CH3 OCO分解转化为CO2,导致C2 H2,C3 H3生成量减小,抑制了PAHs的生成。     

EGR对正丁醇-柴油混合燃料燃烧和排放的影响

依据发动机台架试验数据,利用 Fire 软件建立计算模型,并验证了模型的准确性,研究了不同比例的正丁醇‐柴油混合燃料在不同 EGR 率下的燃烧和排放特性。研究结果表明：通过向柴油中掺混正丁醇可以加快燃烧速率,改善 EGR 对燃烧过程带来的负面影响;采用较高的 EGR 率,可以抑制 NO x 的生成,但混合燃料携氧燃烧,对 NO x 的生成有促进作用,但总体来说 NO x 的最终生成略有降低;Soot 的最终生成量随着 EGR 率的增大而增加,通过添加含氧燃料可以有效地降低 Soot 的最终生成。     

用KIVA程序研究二冲程发动机分层扫气的性能

本文采用CFD程序KIVA，对小型高速二冲程汽油机的两种扫气方案──均匀扫气方案和分层扫气方案进行了模拟计算，依据计算结果对这两种方案的优劣进行了分析。     

多相流振荡传热湍流数值模型的比较研究

为确定准确描述多相流振荡传热过程的湍流数值模型,分别采用Realizable κ‐ε模型和SST κ‐ω模型对多相流振荡传热的流动过程进行了仿真分析,对其传热效果进行了预测,并与多组试验结果进行比对。结果表明：无论是针对闭式空腔振荡传热还是开式内冷油腔振荡传热,采用SST κ‐ω模型都可以更为准确地模拟多相流振荡运动规律,传热系数计算值与试验结果保持了较高的一致性。对于开式内冷油腔振荡传热计算,随着雷诺数增大,传热系数计算值的误差开始增大,说明SST κ‐ω模型在低雷诺数条件下准确性更高。     

基于瞬态流动测量的柴油机扫气特性研究

为了准确研究某车用重型四冲程柴油机扫气特性,首先同步进行了进气歧管、气缸内、排气歧管内的瞬态流动的高精度测量,获得了进气压力-气缸压力-排气压力的准确波形。随后分析了该车用重型柴油机全工况下的扫气特性,以及由于扫气特性不良导致的内燃机性能恶化。为进一步优化该柴油机的扫气品质,进而优化该柴油机的性能参数,采用GT-Power软件建立了该柴油机的工作过程数值模型,并结合台架试验数据进行了模型的试验验证;随后基于排气压力波波形的控制需求,完成了排气歧管长度、排气歧管直径、排气歧管长度-直径组合方式、扫气相位等对柴油机扫气特性和进气能力的影响规律的研究,并基于影响规律完成了该重型柴油机的扫气性能优化,使缸内残余废气系数降低5.37%,柴油机全工况性能得到明显提升。     

CAE模拟分析在气缸体压铸上的应用

采用Anycasting铸造仿真软件对铝合金气缸体压铸过程进行数值模拟，研究气缸体成型过程中对其成型质量有影响的相关因素，并将模拟过程与实际情况进行了对比，所得结论为改善气缸体压铸质量提供了技术支持。     

柴油机非对称喷油嘴内部空化流动特性的数值研究

柴油机喷油嘴内部喷嘴流量和空化现象直接影响到燃油的喷射和雾化,进而影响柴油机的性能和排放。以两种非对称柴油机喷油嘴——小压力室喷油嘴(mini-sac)和无压力室喷油嘴(VCO)为例,通过Fluent软件对其进行空化和流量数值仿真,研究入口压力和背压参数对质量流量变化的影响。研究结果表明:在相同进出口压力下,mini-sac型喷油嘴各孔的流量均比VCO型的大;在较低和中等进口压力下VCO型喷油嘴各孔比mini-sac型更容易产生空化,而在较高的进口压力下这两种类型喷油嘴各孔产生空化难易程度基本一致;当进口压力不变时,随着出口压力的降低,在无空化产生时其质量流量与压力差呈线性关系;当空化出现时其质量流量继续增加,当出现超空化现象时该孔的质量流量不再变化;随着各孔的轴向夹角的增大,流量越小,空化越容易;对于这两种喷油嘴来说,只有mini-sac型孔3和孔4的空化出现在喷孔的上端和下端,其余孔的空化都只产生在上端。     

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。     

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。     

柴油机喷油嘴内喷射压力对燃油流动的影响

喷油嘴是柴油机最重要的工作部件之一,其性能直接影响柴油机的燃烧过程,故研究喷嘴内柴油的喷射特性以及燃油的喷雾特性是非常有必要的。但是喷油嘴内部空间非常狭小,却有很高的燃油流动速度和喷射压力,要对其进行试验有非常大的难度。文章通过Gambit软件进行喷油嘴几何建模,然后进行合理的网格划分,最后将几何模型导入Fluent软件。通过改变喷射压力,来模拟喷孔内的燃油流动速度、压力分布情况,对其进行分析研究。结果表明:提高喷射压力,使喷孔内部燃油的流速增大。     

柴油机高压共轨轨腔的三维数值模拟计算分析

高压共轨是控制柴油机排放的一项新技术,国内还处于发展阶段,因此具有研究的实际意义。通过建立高压轨腔的三维不可压流体力学模型和流体力学边界条件,利用SIMPLE计算方法,并引入SST k-ω湍流模型,模拟计算三种不同截面轨腔的压力场和速度场,分析壁面夹角与轨腔内流场的关系。结果表明：在横截面面积相同的情况下,出口中心线与轨腔壁面的夹角小于90°且大于80°的轨腔改善了轨腔内的流场特性分布。CFD数值模拟的研究方法能缩短研发周期并且便于改变模型参数。是研究高压共轨的有效方法。     

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。     

柴油机进气管瞬态流动均匀性三维数值模拟

运用计算流体力学方法对柴油机进气管瞬态流动过程进行了三维数值模拟,讨论了在进气重叠期内,不同工况下进气管内部流场的变化情况。分析了柴油机进气增压压力、转速以及进气重叠时间对各进气歧管出口空气质量流量、进气分配质量、进气最大不均匀度的动态影响。计算结果表明:柴油机进气增压压力越低,进气最大不均匀度越大;进气重叠角越大,进气最大不均匀度也越大;柴油机低转速工作时的进气最大不均匀度要高于高转速最大不均匀度。通过提高进气增压压力、合理优化进气管几何结构,可以减小柴油机在进气过程中出现的进气分配不均匀现象。     

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。     

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。