柴油机螺旋进气道三维流场数值模拟

为研究柴油机进气系统的流场,通过计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)数值模拟手段对某柴油机进气系统即螺旋进气道-气阀-气缸的气流进行三维数值模拟.分析柴油机螺旋进气道的流动特点,揭示发动机进气过程的三维流动特性,有助于了解进气过程的复杂流动现象,为柴油机进气系统性能的进一步改进和优化设计提供理论依据.     

四气门柴油机进气过程三维数值模拟

为减少柴油机的污染物排放、降低油耗和燃烧噪音,通过计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)数值模拟,对车用电控四气门柴油机进气系统进行不同气门升程下气流稳态流动的数值研究,揭示四气门柴油机的进气流动特点以及气门开度对缸内涡流形成的影响和变化规律.仿真结果为电控四气门柴油机的气道设计、喷雾与燃烧的组织与优化提供理论依据.     

气固两相流全分辨率直接数值模拟的并行算法

用沉浸边界法对气固两相流进行全分辨率直接数值模拟,介绍并行算法及其并行效率。考察球形颗粒的空间分辨率等对计算精度的影响,对颗粒雷诺数Rep=1~150,颗粒直径与计算网格比大于20时,该并行算法获得的计算精度较高。     

风机流场并行数值模拟在集群系统上的应用

介绍集群系统的特点及其软硬件配置环境。利用计算流体力学商用软件Fluent对一种新型垂直轴风力机风轮在曙光天潮超级服务器4000A集群上进行数值模拟及并行计算,得到风轮内外部的三维流场,实现该软件在高性能并行计算机上的应用,为并行有限元分析提供一个基础计算平台。     

仿生机翼流场的数值模拟

利用有限体积法对标准NACA63-210机翼进行了三维数值模拟计算,利用相同的模拟方法、网格结构和边界条件对仿生NACA63-210机翼进行数值模拟。分析了两种机翼表面的流场特性,并从压差阻力和摩擦阻力两个方面讨论了仿生翼气动特性提高的特性。     

颅内动脉瘤的数值模拟研究进展

随着医学检查技术和医学设备的发展,颅内动脉瘤患者被发现的越来越多,对于颅内动脉瘤的治疗以及预防其破裂是十分紧迫的。近期研究表明,数值模拟血流动力学的参数与动脉瘤发生、发展、破裂都有密切的联系,且可以对治疗进行干预,模拟治疗后的效果。数值模拟能够成为研究颅内动脉瘤血流动力学的重要手段。     

分布抽吸率对整车风洞试验段流场影响的数值模拟

为探讨适用于整车风洞的分布抽吸率,采用计算流体力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）方法研究经边界层控制后的试验段流场．针对不同分布抽吸率下的试验段,利用FLUENT对流场进行模拟,然后计算边界层位移厚度、静压因数和气流偏角．二维和三维的数值模拟结果均表明,试验段边界层的位移厚度随分布抽吸率的增加而减小;当分布抽吸率达到某一数值后,若继续增大,那么边界层的位移厚度将基本保持不变．研究结果对风洞建设及试验时分布抽吸率的选取有参考意义．     

大功率柴油机连杆疲劳试验和数值模拟

对某型大功率柴油机连杆进行疲劳强度试验,观察连杆断口的微观形貌,分析连杆断裂的主要影响因素.试验结果表明:连杆杆身的残余压应力通常会使疲劳裂纹萌生在构件次表层,具有高平均应力水平的连杆小头对表层夹杂缺陷更加敏感.运用三维有限元数值计算方法和疲劳寿命预测理论,对连杆疲劳耐久性试验进行数值模拟.连杆疲劳试验与虚拟疲劳寿命预估结果的比较表明,基于材料S-N曲线的疲劳寿命预估方法在一定程度上能对疲劳试验中连杆破坏的薄弱部位和疲劳寿命进行模拟与预测.     

高性能并行计算在航空航天CFD数值模拟中的应用

本文介绍了高性能并行计算在CFD数值模拟中的应用。CFD高性能并行计算可扩大求解规模,加快求解速度,是CFD实现高效计算的必然发展趋势。本文通过"数值风洞"的概念分析了CFD高性能计算的应用前景及对高性能计算的需求。通过某乘波飞行器前体并行算例对8～256CPU的CFD大规模并行效率和加速比进行了分析,并将CFD并行计算应用于高温热化学非平衡的返回舱数值计算中。     

客车挡风玻璃除霜性能试验与数值模拟

保持前车窗良好的视野是客车安全驾驶所必须的,提高挡风玻璃的除霜性能是实现这一目标的前提.通过计算流体力学仿真手段对客车的除霜系统进行了细致的数值仿真,得到车内以及挡风玻璃附近气流的速度、温度等参数的分布.试验是在一真实尺寸客车上进行的.计算同试验结果对比表明,挡风玻璃表面的最大温度偏差不超过4℃,分布规律相似.计算流体...     

柴油机可调涡流比燃烧过程三维仿真

在柴油机进气歧管前安装蝶形涡流调节阀,通过调整直气道侧的有效流通面积改变缸内涡流强度。在稳流吹风试验平台,研究涡流调节阀角度对进气道流量因数和涡流比的影响,并结合粒子图像测速（particle image velocimetry,PIV）分析缸内涡流的形成过程。采用计算流体力学（computational fluid dynamics,CFD）评估涡流调节阀角度对缸内混合气体形成过程的影响,计算结果可复现三维 PIV测量的缸内流场结构和相似的涡心位置。随着进气门关闭,涡流比从0.57提高到2.05,油气在周向的相互作用增强,从而加速预混燃烧阶段的放热速度,促使燃烧重心提前、燃烧持续期缩短。在相同进气流量条件下,强涡流运动也促使累积放热量增加。     

催化柴油管式液相加氢脱硫数值模拟

采用计算流体力学(CFD)软件FLUENT,以用户自定义函数(UDF)添加化学反应和反应热,对实验室带有陶瓷膜管分散器的催化柴油管式液相加氢脱硫反应器进行模拟计算,得出反应床层不同部位的硫化物含量分布和温度分布状况。从反应床层的入口到出口,催化柴油的硫化物含量逐渐下降,且下降速度趋缓。在压力6.5 MPa、混氢量0.84%(m)、空速2 h~(-1)、进口温度633 K的条件下,位于床层高度0.15 m处出现最高温度点643.8 K,径向温差最大2.1 K,表明催化柴油管式液相加氢脱硫反应器催化剂装填合适的高径比为4~6。工艺条件的模拟结果表明:随着进口温度上升、混氢量增加、空速减小脱硫率提高,与实验数据吻合程度较好,说明模拟研究过程中采用的模型和控制方程准确性较高。     

乙烯裂解炉燃烧传热的CFD模拟

为了掌握乙烯炉炉膛内的热场分布规律,本文采用CFD方法对SL-Ⅱ型工业乙烯裂解炉辐射段内所发生的燃烧、辐射传热、烟气流动等过程进行了耦合模拟,并且详细地分析了炉膛内流场及温度场的分布情况。其中,裂解炉的几何模型按照工程图纸1:1的比例建立;网格划分在专业网格生成软件ICEM11.0中完成;计算采用标准k-ε双方程模型模拟湍流,漩涡耗散/有限速率燃烧反应模型(EDM/FRC)模拟侧壁烧嘴的预混燃烧和底部烧嘴的非预混燃烧,离散传递模型(DTM)模拟炉膛辐射传热,计算过程在CFX5.0中完成。计算得到了裂解炉炉膛内流场、温度场分布的详细信息,模拟结果与工业实测数据吻合较好。模拟结果表明,在底部烧嘴的射流核心区周围形成了大范围的回流,过渡段拐角处有小范围的回流现象;炉膛长度、宽度、高度方向都存在明显的温度梯度,说明传统的炉膛传热计算方法假定温度分布均匀是不准确的;炉膛的高温区主要集中在炉高4.5 m处;炉膛上部的热量,由于侧壁烧嘴的加入而得到了很好地补充,说明侧壁烧嘴的安装位置合理。研究结果表明CFD模拟是目前为止研究裂解炉内热场分布规律最为有效的手段之一,对于未来乙烯裂解炉的设计与优化作用很大。     

Speed control of automotive diesel engines

This paper deals with Diesel engine control. More precisely, a model-based approach is considered to stabilise engine speed around a defined value. The model taken into account is nonlinear and contains explicitly the expression of fuel conversion efficiency. In general in the literature, this experimentally obtained quantity is modelled with either a polynomial or an exponential form (see for instance Younes, R. (1993). Elaboration d’un modèle de connaissance du moteur diesel avec turbocompresseur à géométrie variable en vue de l’optimisation de ses émissions. Ecole Centrale de Lyon; Omran, R., Younes, R., Champoussin, J., & Outbib, R. (2011). New indicated mean effective pressure (IMEP) model for predicting crankshaft movement. Energy Conversion and Management, 52, 3376–3382). This paper focuses on engine speed feedback stabilisation when fuel conversion efficiency is modelled with an exponential form, which is more suitable for automative applications. Simulation results are proposed to highlight the closed-loop control performances.     

合成气非预混燃烧的数值模拟

针对合成气非预混火焰结构开展数值模拟和试验验证,分析天然气改烧合成气后燃烧特性的变化规律.结果表明,大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)在速度分布和温度分布的预测中与试验结果比较吻合,而在对燃烧过程产物(如OH自由基)预测中则与试验结果有所差异.采用数值模拟与试验测量相结合的方法,探讨和分析合成气燃烧特性的变化规律:与天然气火焰相比,合成气燃烧时高温区域更大,火焰稳定性较好;随着当量比提高,燃烧室热负荷不断增大,同时最高回流速度增大,火焰根部受到压缩,逐渐呈现出推举火焰特征.     

Online calibration of combustion phase in a diesel engine

In this work, an online calibration mechanism is proposed for the combustion phase in a diesel engine. In particular, a simplified event-based engine model, of which the output predicts the optimum combustion phase, is used to aid the calibration, and the model is updated online along with the engine operation to keep the integrity high so as to improve the quality of optimum combustion phase prediction. It is found this mechanism can be applied to develop an online automated calibration process when the engine system shifts to a new operating point. Engine test results are included to demonstrate the effectiveness of the proposed mechanism.     

Evaluation of combustion models based on tabulated chemistry and presumed probability density function approach for diesel spray simulation

Two combustion models of different complexity have been implemented in a RANS solver in the CFD platform OpenFOAM®. Both models rely on the flame prolongation of ILDM (FPI) method, which allows the use of detailed chemistry mechanisms at relatively low computational costs. The homogeneous auto-ignition (HAI) model, directly using the chemical data from the FPI tabulation, does not take into account subgrid turbulence-chemistry interaction. Therefore, the second, more advanced model combines the FPI method with a presumed conditional moment approach. This auto-ignition-presumed conditional moment (AI-PCM) model accounts for the fluctuations of the mixture fraction and the progress variable caused by the turbulent flow. Both models have been evaluated by means of a parametric study of a single diesel spray at varying initial temperatures and oxygen concentration levels. The results obtained with the CFD models have been compared with experimental data from the engine combustion network (ECN). The comparison of the two models demonstrates the important role of the subgrid turbulence-chemistry interaction on the accuracy of the auto-ignition process and the diesel flame structure, as indicated by the agreement of the AI-PCM predictions with the measured data.     

催化裂化汽提器的流体动力学数值模拟

提出了一种新型填料式汽提器,并采用气固双流体模型模拟了新型汽提器和传统汽提器内气固流体流动行为.模拟结果显示新型填料式汽提器在改善颗粒流动,提高颗粒分布均匀性和汽提器空间利用率方面要优于传统盘环挡板汽提器.