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.     

具有导气屏结构的内燃机进气道流场的三维数值模拟研究

为了研究具敢屏结构内燃机进气道内流动的特点,利用ＳＩＭＰＬＥ方法,采用交错网络,对其进行了数值模拟计算。分析了其流场分布的特点,得到了一些规律性的结论,并与实验进行了对比,证明本文模型、计算是正确的。     

内燃机换气系统弯曲圆形管道流场的三维数值模拟研究

建立了内燃机换气系统普遍使用的弯曲圆形管道气体流场计算的三维模型及有关边界条件。利用本模型编制了计算程序,对内燃机气道弯曲圆形道的流场进行了模拟计算,同时分析了各结构参数对流场的影响。     

内燃机分支管道三维不稳定流场的数值模拟

为了提高换气系统流动性能，采用数值计算方法，对内燃机换气系统直分支管道和弯曲分支管道分别进行了稳定流动和不稳定流动的数值模拟计算，模拟计算采用三维、可压、粘性、湍流模型，通过研究发现，分支管道内速度、压力分布比较均匀，在支管入口处有一回流区，最大速度、最大压力以及压力梯度出现在支管、总管接口处总管一侧；在相关尺寸大致相同的情况下，直分支管道与弯曲分支管道流场分布随时间的变化无太大差别；由于分支管分流的作用，两种类型分支管道中各参数随时间变化程度基本相同，计算结果可作为换气系统管道简化计算和接口边界简化处理的理论依据。     

FLUENT在发动机工作过程数值模拟中的应用

利用CFD技术可求解流体的流动、传热、燃烧、多相流及化学反应等控制方程,且信息量大、费用低、周期短、效率高.FLUENT是应用面最广、影响最大的CFD软件.将FLUENT用于发动机工作过程数值模拟中,阐述其处理过程和求解步骤,为研究发动机工作过程的研究提供了一种方法.     

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。     

东风EQ140型铝活塞凝固过程的数值模拟

对形体比较复杂的东风ＥＱ１４０型铝活塞，进行了数值凝固模拟与研究，在计算中采用直交剖分、显格式的直接差分法和用温度回升法处理铝合金的结晶潜热；在边界条件中考虑了铸型外表面的对流及辐射换热；初始条件的处理上考虑了铸件、铸型界面上的温度变化。     

单轴压缩作用下岩石混凝土一体两介质体破裂过程数值模拟

运用岩石破裂与失稳过程分析RFPA2D系统,结合实验室试验对岩石混凝土一体两介质体单轴压缩作用下的破坏过程进行了数值模拟研究,其模拟结果再现了岩石混凝土一体两介质体破坏的全过程及其声发射分布规律。结果表明:一体两介质模型表现为一体特性,强度低的混凝土材料首先出现裂缝,裂缝逐渐扩展穿越混凝土与砂岩两种介质的界面,两介质协同横向变形,最终一起破坏。     

内燃机工作过程燃油和工质物性计算

针对燃油及缸内工质所处状态，提出了内燃机燃油和缸内工质物性计算所应采用的方法，经验证，该方法是正确的、可行的。     

气体燃料船用主机工作过程三维数值模拟

为了实现高效稀燃,纯气体燃料船用主机需要采取预混合气的"分区控制、湍流激扰"来保证可靠点火和快速火焰传播。设计了某型号气体燃料船用主机的燃烧系统。应用三维CFD软件对其工作过程进行了数值模拟分析,研究了缸内流场变化、燃料-空气混合过程、点火和火焰传播过程,分析了预燃室内燃料加策略。研究为主机的燃烧系统设计和加浓喷射策略设计提供了初始数据支撑。研究结果表明:在点火时刻,主机预燃室内形成了当量比为1.05的稍浓混合气,有利于稳定点火和火焰快速传播;点火后,经由预燃室喷孔喷出的引燃火焰在主燃室内迅速扩展,在50°CA内即完成主燃烧。     

低压大流量自激脉冲清洗喷嘴内部气液两相流数值模拟

对自激脉冲发生的物理过程进行分析，采用气液双流体理论，考虑圆孔射流的轴对称性，耦合振荡腔内的空化模式，建立二维非定常气液双流体模型的控制方程．采用气液两相流SIMPLE解法，对低压大流量自激脉冲清洗喷嘴内部气液两相流进行数值模拟，追踪振荡腔内空化的演变过程，解释低压大流量自激脉冲射流的发生机理．     

低压大流量自激脉冲清洗喷嘴内部气液两相流数值模拟

对自激脉冲发生的物理过程进行分析,采用气液双流体理论,考虑圆孔射流的轴对称性,耦合振荡腔内的空化模式,建立二维非定常气液双流体模型的控制方程.采用气液两相流SIMPLE解法,对低压大流量自激脉冲清洗喷嘴内部气液两相流进行数值模拟,追踪振荡腔内空化的演变过程,解释低压大流量自激脉冲射流的发生机理.     

乙醇均质压燃燃烧的化学反应动力学模拟

应用0-D单区模型耦合乙醇氧化反应详细化学动力学机理,对乙醇均质压燃燃烧反应化学动力学进行了数值模拟研究。分析了乙醇氧化消耗的主要途径及乙醇的燃烧反应机理中的关键中间产物和重要的基元反应,并总结出了乙醇总体氧化流程。研究结果表明:在乙醇氧化消耗的主要途径中,C2H5OH+OH→产物占主导,单个基元反应中以R145 C2H5OH+OH=CH3CH2O+H2O为主,其次为R144 C2H5OH+OH=CH3CHOH+H2O。乙醇氧化经裂解反应、脱氢反应最终形成支链反应,乙氧基C2H5O的三种同分异构体在链分支中决定了链分支的进行方向。     

大加速度场中燃烧过程的计算机仿真

本文提出了大加速度场中燃烧过程的计算机仿真 ,建立了大加速度场中二维层流燃烧的数学模型 ,对控制方程组进行离散 ,采用SIMPLE算法和交错网格设计并调试程序。在调试成功的程序上进行了丙烷和空气混合气在大加速度场中燃烧的模拟实验     

动圉式伺服阀内部流场的数值模拟

以动圈式电液伺服阀为研究对象,采用流体仿真软件Fluent分析动圈式伺服阀前置级滑阀在运动过程中内部流场的分布特性,详细分析流体速度场,并将仿真值与理论值进行比较。结果表明,仿真结果比较客观、准确。     

近后喷对高压共轨柴油机燃烧过程影响的数值计算

应用CFD模拟软件FIRE针对车用增压共轨柴油机在高负荷工况下采用近后喷策略的缸内工作过程进行了数值计算。分析了后喷量和主/后间隔角对燃烧过程的影响。研究结果表明,随着后喷量和主/后间隔角度的增加,缸内燃烧压力、放热规律及缸内温度曲线的峰值降低,燃烧重心推迟,燃烧噪音和NOx生成量减少,但经济性有所恶化。同时,增大后喷量一方面可使后喷燃油的贯穿距增大,在壁面附近高温缺氧区域内形成的燃油蒸汽增多,增加了后喷燃油的Soot的生成量,另一方面增强了对缸内流场的扰动效果,使得更多的氧气进入燃烧产物区,加速了Soot的氧化,因此选取适当的后喷量可以获得较低的Soot的生成量。后喷间隔过大时,Soot排放有明显增加的趋势。     

大加速度场中层流预混火焰流场的数值计算

通过对大加速度场中层流燃烧室流场的数值计算,建立了大加速度场中二维层流燃烧的数学模型,对控制方程组进行离散,采用SIMPLE算法和交错网格设计并调试程序,对丙烷和空气在大加速度场中的预混燃烧过程进行了数值模拟。计算结果表明,沿燃烧室轴线方向的大加速度场确实会对预混火焰的速度场和温度场等产生明显影响。     

内燃机试车室与噪声功率测试室兼容性研究

从吸声处理、背景噪声、反射声控制等方面分析了内燃机试车室与噪声功率测试室兼容的可能性及条件。依据声学理论和工程经验，阐明了噪声测试室的设计要点。研究成果已在实际工程中得到了应用。     

高压除鳞喷嘴内部流场数值模拟与仿真分析

针对目前工厂广泛使用的高压除鳞喷嘴，应用前处理软件Gambit建立其内部流场的三维模型，采用Fluent软件提供的Laminar层流模型对不同结构参数的喷嘴内部不可压缩、稳态、层流流场进行了数值模拟，并分析了各参数对其流场速度分布、压力分布和出口轴心速度的影响。仿真值与理论计算值十分接近，数值模拟结果表明，喷嘴收缩角和直径对其内部流场影响较大，而扩张角对其内部流场影响相对较小，但各参数都存在最优值，且各参数之间也存在着最优搭配使射流打击效果最好。