基于大涡模拟方法的二冲程发动机缸内冷态流场的模拟研究

应用大涡模拟方法对一台二冲程发动机缸内冷态湍流流场进行了三维瞬态数值分析。探索缸内流场的速度、压力及温度的变动情况,并与PIV流场测试结果进行了对比。三维模拟的缸压曲线与试验及一维模拟均吻合较好,但在速度概率密度函数方面与试验存在一定差异。模拟结果表明:本文建立的三维模型能够自然再现缸内冷态流动的随机大尺度涡流情况,模型可靠有效。模拟能够较好地反应火花塞位置附近速度随机波动情况,其结果对于后续研究缸内大尺度涡流对燃烧循环变动的影响机理具有一定的指导意义。     

基于大涡模拟的发动机缸内湍流流动及拟序结构

应用大涡模拟方法对发动机缸内湍流流场进行了三维瞬态数值分析.主要从湍流脉动、湍动能和缸内拟序结构演变等方面考察了发动机缸内流场特性.计算结果表明:相比雷诺平均模型,大涡模拟方法可以更真实地反映发动机循环过程中缸内气体流动的细节和规律.利用大涡模拟结合Q准则判别法可以较好地识别缸内大尺度湍流拟序结构;拟序结构对于缸内大尺度动能的产生及湍流的维持具有关键的作用.RANS类模型则不具备充分捕获大尺度拟序结构的能力.湍流脉动与活塞平均运行速度接近于成正比.     

内燃机压缩过程冷态流场的大涡模拟

通过修改发动机多维CFD计算程序KIVA-3V,建立了内燃机压缩过程冷态流场的大涡模拟（LES）计算模型。利用此模型对内燃机压缩过程中缸内流场的水平速度及湍流动能进行了详细分析,并与k-ε模型进行了比较。结果表明与采用k-ε模型计算时相比,采用LES计算时显示了更为复杂的湍流结构,而且LES所能捕捉到的涡团结构范围要大于k-ε模型。同时,采用LES计算时得到的湍流动能要远远低于k-ε模型。     

网格密度对内燃机冷态流场大涡模拟的影响

通过修改发动机多维CFD计算程序KIVA-3V,建立了内燃机压缩过程冷态流场的大涡模拟(LES)计算模型.利用此模型对内燃机压缩过程中缸内流场的水平速度及湍流动能进行分析,同时,分析了网格密度对内燃机缸内流场大涡模拟的影响.结果表明,当采用k-ε模型计算时,网格的精细程度对流场结构影响不大;在相同的计算网格下,与采用k-ε模型计算相比,采用LES计算显示了更为复杂的湍流结构,而且LES所能捕捉到的涡团结构范围要大于k-ε模型,计算得到的湍流动能也要低于k-ε模型;同时,网格越精细,这种效应越明显.     

四气门汽油机进气与压缩过程缸内流场的大涡模拟

通过修改发动机多维CFD计算程序KIVA-3V,建立了内燃机缸内冷态流场的大涡模拟(LES)计算模型.利用此模型对4气门汽油机进气与压缩过程中缸内流场进行了详细分析,并与k-ε模型进行了比较.研究结果表明:与采用k-ε模型计算时相比,采用LES计算时显示了更为复杂的湍流结构;采用LES计算时除了能够得到有序的大尺度涡团结构外,还能捕捉到大量不规则的小涡团结构,而采用k-ε模型计算时基本上捕捉不到不规则的小涡团结构.     

4气门直喷式汽油机缸内湍流场多周期循环变动的大涡模拟

应用大涡模拟方法对一台4气门直喷式汽油机(DISI)缸内冷态湍流流场进行了三维瞬态数值分析.通过连续13个工作循环的模拟计算,探索缸内湍流流动的循环变动特征与规律,并与PIV流场测试结果进行了对比.模拟相平均值及循环变动的均方值和试验值在总体上吻合得较好.计算结果表明:在进气过程前期缸内流场湍流脉动和循环变动都很强烈,两者强度为同一量级;但在后续过程中,湍流脉动不断衰减,其与循环变动的比值小于15%.大涡模拟方法不仅可以真实地反映内燃机循环过程中缸内气体流动的细节和规律,而且非常适合于研究内燃机的循环变动特性.     

湍流结构及大涡模拟研究

大涡模拟最初用于大气与环境科学的研究,之后利用大涡模拟研究大气越来越广泛并取得多方面的成果．通过对端流的认识,了解研究湍流应具备的条件,由此引出大涡模拟方法在湍流研究中的优势,简单介绍大涡模拟理论．讨论亚格子模型．根据大涡模拟在水力、航天、传热及生态环境等方面已有的应用,说明其应用前景和亟待解决的问题。     

FAI二冲程直喷汽油机缸内流场的多维数值模拟

利用AVL公司的三维计算流体力学（CFD）软件Fire对FAI（Free Armature州ection）直喷二冲程汽油机缸内流场进行了多维数值模拟。计算结果表明：喷油时刻对缸内混合气的形成有很大影响;低速低负荷工况,适当地推迟喷油时刻有利于分层充气;而大负荷工况则采用在不导致燃油短路损失的情况下,尽可能提前喷油,可以形成较浓的均质混合气。数值模拟结果与实际发动机性能试验结果相吻合。     

二冲程发动机扫排气道—缸内系统三维瞬态数值模拟研究

对倒拖工况下的K100二冲程摩托车汽油机扫排气道－缸内系统流场进行了三维瞬态数值模拟研究。通过计算发现,整个扫气阶段的缸内流场是 由三维回流组成的。扫排气道－缸内系统流场是扫气气流以射流形式从周向与缸内气体混合并同时以类似类似环抱的形式将废气向排气口推挤,前类似于“完全混合”,后类似于“完全置换”。计算结果表明,数值模拟方法是分析复杂区域流场的有效方法。     

波瓣混合器的大涡模拟

基于开源软件OpenFOAM,对波瓣混合器中的三维复杂流场结构进行了大涡数值模拟(LES),研究了其主要涡结构的形成及其发展规律。研究表明大涡模拟能够较好地捕捉到波瓣混合器中的涡结构特征。由于波瓣混合器的特殊几何外形,使得流向涡产生于波瓣混合器的波瓣处,并在出口截面形成了反向旋转涡对,随着流向距离的增加,涡对破碎成更小尺度的涡结构。与之相对应的,由于射流剪切层中的K-H不稳定性产生的正交涡形成在波瓣混合器的出口截面,其发展过程与流向涡呈现相似的规律。     

某柴油机缸内流动数值分析

通过CFD软件FIRE对某型柴油机的缸内流动过程进行了数值模拟,通过计算得到了气流在缸内的分布情况、缸压值以及涡流比,并对燃油的雾化能力进行了评估。     

大缸径气体机缸内流动燃烧的仿真研究

采用STAR-CD软件对大缸径气体机的三维流动、燃烧进行仿真分析,通过与文献中的放热率曲线的对比,验证了三维仿真分析的合理性;得到了大缸径气体机缸内流场分布的详细信息,为后续优化奠定了基础,并为结构计算提供了热力学边界条件。在此基础上分析了连接通道个数对气体机性能的影响。结果表明:对于所研究的大缸径气体机,预燃室容积相同时,6个连接通道的燃烧效果好于4个通道的。     

柴油机缸内流场的有限元数值模拟

本文通过有限元数值模拟方法研究了PA6-280型柴油机缸内的流场特性.基于模拟所得的气流运动和其他参数在缸内的三维分布特性,分析了现有流场对燃烧特性的影响.     

燃烧室几何形状对缸内气体流动和发动机性能的影响

本文通过对采用不同燃烧室时缸内流场的计算和分析，研究了燃烧室收口、底部凸台及燃烧室偏心对缸内流场的影响，并通过发动机试验，研究燃烧室几何形状对性能的影响。     

复合增压直喷汽油机缸内燃烧速度研究

为了研究复合增压直喷汽油机低速高负荷及外特性燃烧速度,搭建了试验平台,进行了大量性能试验,基于其他研究者的研究成果和研究经验,结合燃烧系统开发的工程性,提出了缸内层流燃烧速度和湍流燃烧速度分段分析法。通过该方法对试验结果进行分析,揭示了复合增压直喷汽油机低速高负荷及外特性燃烧速度特征。     

LES of a Turbulent Slot Impinging Jet to Predict Fluid Flow and Heat Transfer

In this article, large eddy simulation (LES) is performed for a turbulent slot jet impingement heat transfer at a Reynolds number of 13,500 and a nozzle to plate spacing of 10. Various aspects of predicting a turbulent jet impinging flow in an optimum domain size and grid resolution for LES have been assessed. Two inflow conditions, one without any fluctuations and the other with fluctuations generated by the spectral synthesizer, were tested and comparisons of various mean flow, turbulence, and heat transfer data showed that LES without any inflow fluctuations provides good agreement with the corresponding experimental and numerical results reported in the literature. Further, various important dynamical flow structures have been visualized from the instantaneous computed data. Finally, mean flow and turbulence statistics have been presented in the wall jet region close to the stagnation point, which could be useful as data for validation of RANS-based turbulence models.     

FAI二冲程缸内直喷发动机燃烧室的试验研究

试验比较了两种适合FAI二冲程缸内直喷发动机的燃烧室——半球形和斜锥形燃烧室。研究结果表明,在低速低负荷工况下,斜锥形燃烧室较为适合,HC排放和燃油消耗改善较好。     

双对置二冲程柴油机性能分析方法探讨

双对置二冲程发动机内外连杆的特殊结构决定了内外活塞的运动规律不同于传统发动机。基于等容积变化率原理,并对比传统结构形式发动机性能分析方法,探讨BOOST软件用于双对置二冲程发动机性能分析的方法及其可行性。研究表明:该方法可行;由于双对置二冲程发动机活塞运动规律的差异,使得P-V图更趋于丰满,有利于提高热效率,但同时最高燃烧温度随之升高,热负荷增加。     

汽油机气缸中滚动气流运动对发动机性能的影响

本文通过调整导气屏气阀位置产生大范围变化的缸内气流运动形式，用传统的稳流试验台和作者最近研制的测缸内滚流运动的稳流试验台对各种气流运动形式进行稳流试验，用二维激光多普勒测速仪在反拖的发动机缸内紊流运动的发展变化并用着火发动机的性能实验结果来分析各种气流形式的涡流、滚流和紊流特性。试验结果表明，在气缸中产生较强的横轴涡流即滚动或接近滚动气流运动时，燃烧室内的紊流强度可获得较大的提高，性能也有明显的改