液态LPG自由喷雾过程的计算机数值解析

使用液态丁烷作为LPG燃料，在查找、计算、建立液态丁烷自0K至临界温度的13种物性参数的数据库后，利用Fortran语言编写了描述液态丁烷的物化特性的自定义函数，导入到通用CFD软件Fire中，数值模拟了液态LPG自由喷雾的过程，考察了LPG喷雾的发展过程，并将计算结果与实验结果进行了比较。结果表明不同贯穿距离位置时，液滴分布的计算结果与实验结果是非常吻合的，同时也验证了本文采用的计算方法的可行性。     

液态LPG自由喷雾过程的计算机数值解析

使用液态丁烷作为LPG燃料,在查找、计算、建立液态丁烷自0K至临界温度的13种物性参数的数据库后,利用Fortran语言编写了描述液态丁烷的物化特性的自定义函数,导入到通用CFD软件Fire中,数值模拟了液态LPG自由喷雾的过程,考察了LPG喷雾的发展过程,并将计算结果与实验结果进行了比较.结果表明不同贯穿距离位置时,液滴分布的计算结果与实验结果是非常吻合的,同时也验证了本文采用的计算方法的可行性.     

液态LPG直喷发动机混合气形成的数值解析

首先数值解析了缸内电控直喷汽油机的混合气形成过程,并且与光学纹影实验结果比较,验证了解析方法的可行性.在此基础上,分别考察了电控LPG直喷发动机曲面活塞顶燃烧室和凹坑型活塞顶燃烧室在部分负荷工况下混合气的形成过程.结果表明:在部分负荷下、压缩行程后期喷射时,由于缸内滚流的作用,两种不同形状活塞顶的燃烧室在接近压缩终了时,缸内混合气都能呈明显分层构造,即在火花塞附近聚集了较浓的混合气,而离火花塞较远处则是较稀的混合气,整个燃烧室的空燃比达到40:1.     

液态LPG直喷发动机混合气形成的数值解析

首先数值解析了缸内电控直喷汽油机的混合气形成过程,并且与光学纹影实验结果比较,验证了解析方法的可行性。在此基础上,分别考察了电控LPG直喷发动机曲面活塞顶燃烧室和凹坑型活塞顶燃烧室在部分负荷工况下混合气的形成过程。结果表明:在部分负荷下、压缩行程后期喷射时,由于缸内滚流的作用,两种不同形状活塞顶的燃烧室在接近压缩终了时,缸内混合气都能呈明显分层构造,即在火花塞附近聚集了较浓的混合气,而离火花塞较远处则是较稀的混合气,整个燃烧室的空燃比达到40∶1。     

液态LPG在闪急沸腾下的喷雾可视化研究

文章设计了高压LPG喷雾实验装置,使用高速CCD相机和光学纹影法分别拍摄了不同喷油压力下,直喷发动机用相同喷孔径旋流喷嘴和非旋流喷嘴的液态LPG自由喷雾过程.结果表明:随喷射压力的增加,液态LPG喷雾的贯穿距离增大,而喷雾锥角减小;液态LPG在喷出后会产生闪急沸腾现象,导致LPG的喷雾贯穿距离比汽油喷雾的贯穿距离小一些,而喷雾锥角则大于汽油喷雾锥角;相对于非旋流喷嘴来说,旋流喷嘴燃油雾化效果更好,加速了喷雾的蒸发,有利于混合气的形成.     

液态LPG喷射发动机混合气分层构造的数值模拟

提出了电控液态LPG喷射发动机通过采用前端向内弯曲的进气道和向内呈渐缩形布置的隔板,同时配合使用凹面弯曲活塞顶的结构实现分层稀薄燃烧的方法.使用60%(摩尔比)丙烷和40%(摩尔比)正丁烷的混合气作为LPG燃料,在查找、计算、建立LPG混合气自0K至临界温度的13种物性参数的数据库后,利用Fortran 语言编写了描述LPG的物化特性的自定义函数,导入到通用CFD软件Fire中, 考虑到LPG的闪急沸腾现象,修改了Fire自带的蒸发模型.对发动机部分负荷下的分层混和气形成过程进行了数值模拟,通过缸内速度矢量图和燃料浓度场的分布,分析了缸内滚流和混合气分层构造的形成过程.     

液态LPG喷射发动机混合气分层构造的数值模拟

提出了电控液态LPG喷射发动机通过采用前端向内弯曲的进气道和向内呈渐缩形布置的隔板,同时配合使用凹面弯曲活塞顶的结构实现分层稀薄燃烧的方法。使用60％（摩尔比）丙烷和40％（摩尔比）正丁烷的混合气作为LPG燃料,在查找、计算、建立LPG混合气自0K至临界温度的13种物性参数的数据库后,利用Fortran语言编写了描述LPG的物化特性的自定义函数,导人到通用CFD软件Fire中,考虑到LPG的闪急沸腾现象,修改了Fire自带的蒸发模型。对发动机部分负荷下的分层混和气形成过程进行了数值模拟,通过缸内速度矢量图和燃料浓度场的分布,分析了缸内滚流和混合气分层构造的形成过程。     

车用LPG燃料喷雾过程的研究

利用光学纹影方法和高速CCD摄影建立了LPG燃料喷雾实验装置,并使用计算机图像处理技术得到了单孔LPG液态自由喷雾的瞬态喷雾特性,包括喷雾贯穿距离、喷雾角度、喷雾面积等.结果表明在t<1 ms的喷雾初始阶段,液态LPG喷雾贯穿距离呈二次曲线增长,喷雾面积呈线性增长,喷雾角度快速增长;在t>1 ms的喷雾充分发展阶段,喷雾贯穿距离呈线性增长,喷雾面积则在经历了短暂的缓慢增长之后又迅速呈直线增长,喷雾角度则逐渐减小.     

车用LPG燃料喷雾过程的研究

利用光学纹影方法和高速CCD摄影建立了LPG燃料喷雾实验装置,并使用计算机图像处理技术得到了单孔LPG液态自由喷雾的瞬态喷雾特性,包括喷雾贯穿距离、喷雾角度、喷雾面积等。结果表明:在t<1 ms的喷雾初始阶段,液态LPG喷雾贯穿距离呈二次曲线增长,喷雾面积呈线性增长,喷雾角度快速增长;在t>1 ms的喷雾充分发展阶段,喷雾贯穿距离呈线性增长,喷雾面积则在经历了短暂的缓慢增长之后又迅速呈直线增长,喷雾角度则逐渐减小。     

可调离心式喷嘴喷雾流场的数值模拟研究

建立了可调离心式喷嘴三维CFD(计算流体动力学)模型。应用FLUENT软件对该喷嘴的喷雾流场进行了模拟分析。连续相采用三维可压缩稳态雷诺时均N-S方程,湍流模型采用标准的k-ε模型,通过SIM PLE算法求解压力速度耦合,离散相采用拉格朗日方法追踪颗粒运动轨迹。模拟结果给出了喷嘴喷雾流场随着时间的变化规律、喷嘴压差对喷嘴的雾化性能以及液滴分布特性的影响,得出了不同流量下索太尔平均直径(SMD)和液滴分布指数随着喷嘴压差的变化规律,模拟得到的索太尔平均直径与实验值吻合良好。     

用数值模拟方法进行脱硫塔的优化设计

基于多相流数值模拟,进行了湿法脱硫喷淋塔的优化设计研究,气相湍流由标准模型描述,喷淋液滴由确定颗粒轨道模型描述,通过对流场和温度场模拟计算得到优化设计结果是烟气入口向下倾斜15°,喷嘴采用高低位布置,在喷雾区加装环形导流分布器,可使脱硫塔流场右侧湍流强度明显增加,左侧烟气贴壁流动有所改善,脱硫塔内流场分布更加合理,塔出口温度低于优化前温度,增加气液传质、传热,提高脱硫效率。     

3D simulation of image-defined complex internal features using the numerical manifold method

The numerical simulation of internal features, such as inclusions and voids, is important to analyze their impact on the performance of composite materials. However, the complex geometries of internal features and the induced continuous-discontinuous(C-D)deformation fields are challenges to their numerical simulation. In this study, a 3D approach using a simple mesh to simulate irregular internal geometries is developed for the first time. With the help of a developed voxel crack model, image mo...     

特大口径水轮机进水球阀最优动水关闭规律及数值模拟

全面系统地分析了特大口径水轮机进水球阀在直线关闭、二阶段关闭情况下的动水关闭过程,选择可能出现的最不利工况,研究进水阀前后压力及机组流量的变化过程.通过研究发现,二阶段关闭有效地降低了水轮机进水球阀的最大水击压力,但同时在拐点处引起了尾水管压力以及机组流量的波动.在此基础上,深入进行阀门内部流场整体和细部结构的数值模拟,发现球阀内部涡区分布与水击压力最大点之间的必然联系.     

Simulation of hydraulic fracture utilizing numerical manifold method

A 2nd order numerical manifold method(NMM) based method is developed to simulate the hydraulic fractures propagating process in rock or concrete. The proposed method uses a weak coupling technique to analyze the fluid phase and solid phase. To study the seepage behavior of the fluid phase, all the fractures in solid are identified by a block cutting algorithm and form a flow network. Then the hydraulic heads at crack ends are solved. To study the deformation and destruction of solid phase, the 2-order NMM and sub-region boundary element method are combined to solve the stress-strain field. Crack growth is controlled by the well-accepted criterion, including the tension criterion or Mohr-Coulomb criterion for the initialization of cracks and the maximum circumferential stress theory for crack propagation. Once the crack growth occurs, the seepage and deformation analysis will be resolved in the next simulation step. Such weak coupling analysis will continue until the structure becomes stable or is destructed. Five examples are used to verify the new method. The results demonstrate that the method can solve the SIFs at crack tip and fluid flow in crack network precisely, and the method is effective in simulating the hydraulic facture problem. Besides, the NMM shows great convenience and is of high accuracy in simulating the crack growth problem.     

汽车进气歧管真空注型材料选用和工艺探讨

以塑料替代铝合金制造汽车发动机进气歧管是目前汽车工业的重点研发内容,对于汽车轻量化及提高发动机性能和燃料利用率有重要作用。在塑料发动机进气歧管设计开发阶段,采用真空注型工艺进行少量试制件生产并进行性能试验和设计验证,试制件除了对制件有尺寸精度、形位精度要求外,还对材料的耐高温及气密性有特殊要求。通过对选用材料和常用材料的对比试验,确定了材料和工艺,并经过汽车发动机耐久性试验,符合开发阶段的试验要求。研究结果对同类产品开发有参考价值,目前此项研究仅局限于进气歧管的开发阶段。     

LPG双燃料发动机排放性能试验及仿真

为了评价电喷发动机燃用LPG的排放性能,对LPG和93#汽油的常规排放物进行发动机台架试验.试验结果表明：发动机常用工况下,燃用LPG产生的CO、HC和NO均低于燃用93#汽油的排放.为了研究发动机工作参数对排放的影响,应用发动机工作过程软件GT-POWER和化学动力学软件CHEMKIN建立LPG双燃料发动机计算模型,在此基础上对其排放性能进行变参数仿真.仿真结果表明：随着压缩比的升高,NO的排放显著升高;随着空燃比的升高,NO的排放先升高再降低.     

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。     

液化气锅炉富氧燃烧的数值模拟及实验研究

首先对炉内燃烧过程的各种数学模型进行了综述及分析,找出了适合液化气锅炉的数值模拟方法。在此基础上,运用计算流体动力学软件对液化气锅炉的燃烧过程进行了数值模拟,得到了不同空气氧含量时炉内温度场、组分浓度场及NOx的生成及分布情况。找出了温度场与组分浓度场及NOx浓度场的对应关系,以及锅炉的燃烧效率及NOx排放量随氧含量的变化关系。最后对液化气锅炉富氧燃烧过程进行了较为详尽的实验研究。计算结果与实验数据对比表明,两者基本吻合。本文研究对富氧燃烧设备的工程设计具有理论及实用价值。     

Numerical simulation of temperature and velocity fields in plasma spray

Based on the turbulence jet model,with respect to Ar-He mixture plasma gas injecting to ambient atmosphere,the temperature filed and velocity field under typical working conditions were investigated.Given the conditions of I=900 A,FAr= 1.98 m3/h,FHe=0.85 m3/h,it is found that both the temperature and the velocity undergo a plateau region near the nozzle exit(0～10 mm)at the very first stage,then decrease abruptly from initial 13 543 K and 778.2 m/s to 4 000 K and 260.0 m/s,and finally decrease slowly again.Meanwhile,the radial temperature and radial velocity change relatively slow.The inner mechanism for such phenomena is due to the complex violent interaction between the high-temperature and high-velocity turbulent plasma jet and the ambient atmosphere.Compared with traditional methods,the initial working conditions can be directly related to the temperature and velocity fields of the plasma jet by deriving basic boundary conditions.