RNG k-ε模型在内燃机缸内湍流数值模拟中的应用

在内燃机整个工作循环中 ,其缸内流体始终进行着极其复杂而又强烈瞬变的湍流运动 ,要正确地分析内燃机的燃烧和排放 ,离不开对缸内湍流运动的正确描述和模拟。通过快速畸变分析对由重整化群理论得到的RNGk -ε湍流模型进行了压缩性修正 ,把经压缩修正后的RNGk -ε湍流模型应用于内燃机缸内湍流流动的数值模拟 ,计算采用任意拉格朗日欧拉法。给出了用RNGk -ε模型计算得到的结果 ,并与标准的k -ε模型算得的结果和实验结果进行了比较。结果表明 ,RNGk -ε湍流模型得到的结果比k -ε模型算得结果的精度有所提高 ,其计算程序编制的难易程度和计算成本与k-ε模型相当 ,此模型适合于计算内燃机缸内湍流流动     

柱形凹坑燃烧室内燃机缸内湍流流动的计算

内燃机缸内流动是具有强压缩性、强旋转和各向异性的复杂的三维湍流流动,对缸内湍流运动的正确描述和模拟,可正确地模拟和分析内燃机的燃烧和排放。应用经修正的RNGk-ε湍流模型对内燃机缸内湍流流动进行数值计算。计算不同结构的柱型凹坑燃烧室缸内流动,特别是对偏心圆柱凹坑燃烧室缸内流动的计算,给出了计算得到的平均湍能的变化及速度变化情况,结果表明,内燃机燃烧室构型对缸内湍流特性有很大的影响,适当改变缸内结构能有效改善缸内流动。     

不同运行参数和结构尺寸气缸内流动的数值计算

内燃机缸内流动是极其复杂的三维湍流流动,其流动具有强压缩性、强旋转和各向异性的特点,正确地模拟和分析内燃机的燃烧和排放,离不开对缸内湍流运动的正确描述和模拟。为了考察运行参数和结构尺寸对内燃机缸内湍流特性的影响,用修正的非线性三方程模型对不同运行参数及燃烧室几何尺寸的缸内流动进行计算,特别考察挤流和旋流对湍能的影响,给出了用非线性三方程模型计算得到的结果,结果表明改变内燃机运行参数及燃烧室几何尺寸对缸内流动及湍流特性有很大的影响,旋流和挤流共同作用能有效改善压缩后期缸内湍流特性。     

切向进气道内燃机进气系统流场的数值模拟

为提高换气系统流动性能，采用数值计算方法对具有切向进气道的内燃机进气系统三维流场进行了研究。模拟计算采用三维、可压、粘性、湍流模型和SIMPLE数值计算方法。通过计算发现，在进气道内，切向气道没有涡流产生；进入气缸的气流，以一定的倾斜度与气阀和缸壁产生碰撞，是产生缸内旋流的主要原因，气体的碰撞和分离沿气缸横截面产生两个旋转方向相反的旋涡；随着气体逐渐远离气阀，缸内小旋涡与主旋流逐步合，形成了单一方向的旋流。研究结果表明，采用三维流动数值模型可获得稳流试验中难以得到的进气道和缸内流动规律，为气道设计提供更有力的依据。     

浅析内燃机缸内三种湍流涡黏度模型

内燃机缸内气体流动是极其复杂的三维湍流运动,其数值模拟及准确预测是一个迄今尚未圆满解决的课题.本文详细分析了内燃机缸内三种模型的原理,比较了三种湍流涡黏度模型,即标准k-ε模型,RNGk-ε模型和re-alizablek-ε模型各自的优缺点,并在此基础上总结出每个模型的适用范围.     

基于KIVA的内燃机缸内湍流三维数值模拟

内燃机缸内气体流动是极其复杂的三维湍流运动,本文利用CFD软件KIVA对内燃机缸内湍流进行了三维数值模拟,总结出内燃机缸内流体的流动特性,对内燃机的缸内流体研究具有重要的指导、借鉴意义.     

燃烧室构形对内燃机缸内湍流特性的影响

内燃机缸内流动是极其复杂的三维湍流流动,其流动具有强压缩性、强旋转和各向导性的特点。模拟和分析内燃机的燃烧和排放,离不开对缸内湍流运动的正确描述和模拟。为了考察非线性三方程模型对内燃机缸内湍流特性的预测能力,用修正的非线性三方程模型对平顶活塞燃烧室内流动进行了计算,计算采用任意拉格朗日欧拉法,结果表明非线性三方程模型在定量和定性上较之k-ε模型有较大的改进,此模型适合于计算内燃机缸内湍流流动。为了考察燃烧室几何构形对内燃机缸内湍流特性的影响,用修正的非线性三方程模型对不同结构燃烧室缸内流动进行计算,给出了用非线性三方程模型计算得到的结果,结果表明内燃机燃烧室几何形状对缸内湍流特性有很大的影响。     

用非线性三方程模型计算内燃机缸内湍流流动

内燃机整个工作循环中 ,其缸内流体始终进行着极其复杂而又强烈瞬变的湍流运动 ,正确地模拟和分析内燃机的燃烧和排放 ,离不开对缸内湍流运动的正确描述和模拟。把一个非线性三方程k -ε -A2 .湍流模型修正后应用于内燃机缸内湍流计算 ,此模型采用了雷诺应力张量和应变张量的三阶相关关系 ,表示雷诺应力张量和应变张量相关关系方程式中出现的雷诺应力第二不变量A2 是通过求解其输运方程得到的 ,计算采用任意拉格朗日欧拉法。用此模型对几种内燃机内的缸内流场进行计算 ,给出了用非线性三方程模型计算得到的结果 ,并与标准的k -ε模型算得的结果和实验结果进行了比较 ,结果表明 ,此模型适合于计算内燃机缸内湍流流动     

内燃机转速对缸内湍流影响之研究

内燃机缸内湍流流动受诸多因素的影响,影响比较严重的因素之一就是内燃机的转速.本文利用CFD软件K IVA对内燃机缸内湍流进行了三维数值模拟,总结出内燃机缸内流体湍动能受内燃机转速影响的规律.     

不同ω形凹坑燃烧室内湍流特性的计算

内燃机缸内流动是及其复杂的三维湍流流动,其流动具有强压缩性、强旋转和各向异性的特点。模拟和分析内燃机的燃烧和排放,需要对缸内湍流运动描述和模拟。把采用了应力张量和应变张量的三阶相关关系的一个非线性涡粘度湍流模型进行修正后应用于内燃机缸内湍流流动计算,用此模型对几种ω形凹坑燃烧室内燃机汽缸内的流动进行计算,特别考查不同结构燃烧室内各处的湍能的变化,给出了燃烧室结构对缸内湍能影响结果,结果表明,凹坑结构对内燃机缸内湍能的分布和平均湍能的大小影响很大,可适当调整燃烧室结构来改变缸内湍流结构。     

湍流特征频率的模式理论计算

该文在重新研究模式理论中特征频率概念的基础上,利用标准k-ε模型中湍流粘性定义,获得湍流特征频率的计算公式。运用标准k-ε模型和特征频率公式,数值模拟了不同尺寸的管流和圆形射流湍流场中的特征频率分布,定量比较表明,湍流场的特征频率计算是有效的。     

Numerical study on turbulent two-phase flow in porous medium combustion chamber

To understand the working mechanism of the porous medium (PM) internal combustion engine, effects of a porous medium heat regenerator inserted into a combustion chamber on the turbulent flow characteristics and fuel-air mixture formation are studied by numerical simulation. The cylindrical chamber has a constant volume, in which a disk-shaped PM insert is fixed. A simplified model for the random structure of the PM is presented, in which the PM is represented by an assembly of a great number of randomly distributed solid units. To simulate flows in the PM a microscopic approach is employed, in which computations are performed on a pore-scale mesh and based on the standard k-ɛ turbulence model. A spray model, in which the effects of drop breakup, collision and coalescence are taken into account, is introduced to describe spray/wall interactions. Numerical computations are performed for the turbulent flows induced by a fuel spray outside and inside of the PM with different structure parameters. Calculation results show that the spray/PM interaction has substantial and positive influences on the fuel-air mixture formation and homogenization in the combustion chamber, which could be very advantageous in engine applications. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 50476073)     

Development of SOM combustion model for Reynolds-averaged and large-eddy simulation of turbulent combustion and its validation by DNS

The derivation and closure methods of the second-order moment (SOM) combustion model are proposed. The application of this model to Reynolds averaged (RANS) and large-eddy simulation (LES) of turbulent swirling diffusion combustion, jet diffusion combustion, and bluff-body stabilized premixed combustion is summarized. It is indicated that the SOM model is much better than the eddy-beak-up (EBU) and presumed PDF models widely used in commercial software and engineering. The SOM modeling results are close to those obtained using the most accurate but much more complex PDF equation model. Moreover, it can save much more computation time than the PDF equation model. Finally, the SOM model is validated by the direct numerical simulation (DNS) of turbulent reacting channel flows. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 50606026 and 50736006), and the National Basic Research Program of China (“973”) (Grant No. G-1999-0222-07)