双切向进气道柴油机进气过程的三维瞬态数值模拟分析

为了改善柴油机进气系统的进气特性,利用计算流体力学(CFD)软件对长短结合的双切向进气道进气过程进行三维瞬态数值模拟,获得了进气过程中气缸内部流体的速度场和湍动能的变化规律,揭示了其涡流从双涡流结构向单涡流结构的形成过程.在此基础上,对此气道和ZH1105W气道进行了稳流试验并对比,结果表明所设计的双切向进气道可在气缸形成较强的涡流,具有较好的流通特性.     

柴油机进排气过程的三维数值模拟

利用瞬态可压缩黏性流体微分方程和k-ε两方程紊流模型,采用有限体积法对某柴油机单缸进排气过程进行了三维数值模拟。计算结果表明:进气过程中缸内涡流的产生是由于进气流带动缸内空气由小涡流转变成大涡流,且大涡流是偏心的;排气涡流是由于受气门阻力产生气流回旋而生成的,最大气流速度集中在远离排气口的地方;柴油机转速对缸内气流变化影响较大。     

四气门天然气发动机缸内瞬态流场数值模拟

采用K-ε双方程模型对四气门天然气发动机进气道及缸内的瞬态流场进行数值模拟,模拟了发动机进气、压缩及燃烧过程。结果表明：四气门发动机缸内涡流由外向内形成;缸内平均湍动能强度在进气冲程中总体呈先增大后减小的趋势,压缩冲程中耗散作用使湍动能降低,但挤流作用使气缸中部的湍动能升高;进气过程中存在流动分层,为改善小负荷时发动机性能,天然气应尽可能在进气冲程中、后期进入气缸;缸内涡流中心的位置和气流速度梯度对火焰径向传播的均匀性有很大影响。     

TBD620柴油机瞬态进气过程的三维数值仿真

利用PRO/E建立TBD620柴油机的进气道和燃烧室三维模型,采用FIRE软件对进气过程进行仿真计算,分析了TBD620柴油机双进气道可控涡流系统对瞬态进气过程中涡团发展的影响。结果表明,双进气道可控涡流系统产生的进气涡流能显著改善缸内混合气的形成,提高柴油机低负荷工况时的燃烧性能。     

涡流室式柴油机燃油蒸发过程的三维数值模拟

建立了高温高压条件下的油滴蒸发模型,并在不同的工质压力和温度下对模型进行了验证,模型计算结果和实验结果吻合良好。将此油滴蒸发模型和油膜蒸发模型相结合,应用到涡流室式柴油机的燃油蒸发过程中,通过三维数值模拟计算,研究了燃油蒸发过程中燃料蒸气浓度和工质温度场的变化历程以及燃油蒸发对涡流室平均温度和平均压力的影响。     

基于CFD数值模拟的柴油机性能研究

为研究燃烧室结构对柴油机性能的影响,利用CFD程序对不同缩口直径和深度的燃烧室内的气流特性、喷雾特性、燃烧特性以及排放特性进行数值模拟。结果表明,柴油机的性能与燃烧室的结构形状关系密切。缩口直径较小,燃烧室深度较深的燃烧室3能形成良好的气流特性,燃烧室内滚流强度保持较好,喷雾油粒的索特平均直径小,雾化效果较好,缸内平均温度和平均压力值较大,NO生成量最高,所以其排放特性仍需改善。研究结果为燃烧室的设计提供了依据,便于柴油机的各种性能均能达到良好的水平。     

4气门柴油机进气特性的数值模拟和试验研究

分析了4气门进气的特点，利用STAR—CD流体软件对2个进气道在进气过程中气体流速、压力、温度的变化情况进行了分析，从而降低了新产品开发和试验周期，是产品设计和气道研究上的突破。     

涡流室式柴油机工作过程三维模拟程序的开发研究

本文介绍了作者近年来在涡流室式柴油机缸内工作过程多维数值模拟方面所进行的最新研究。所开发的 EngineCFD-Ⅱ大型软件包使用 C 语言,用于WINDOWS95平台,采用面向对象的编程技术,在网格的自动生成和复杂边界的处理等方面都有自己的特色和创新,在微机上成功地对涡流室式柴油机缸内工作过程进行了三维数值模拟。     

发动机瞬态进气流动特性三维数值模拟研究

应用计算流体动力学软件FLUENT中动网格生成技术,针对一款量产的125mL排量摩托车用发动机的实际几何模型及进气门升程规律,进行了其进气过程的三维瞬态数值模拟,得到的大量气道和缸内流动特性信息,为发动机的设计和改型提供了重要的理论依据。     

燃烧室内空气运动三维数值模拟

采用IPIC-CFDⅡ源码,对内燃机不同燃烧室内的空气运动进行了详细地三维数值模拟,着重研究了不同燃烧室结构、燃烧室偏心、涡流比对燃烧室内空气运动、特别是对纵向滚流结构的影响,说明通过数值模拟手段可以完全透视内燃机工作过程的细节,为优化设计提供理论基础.     

涡流室式柴油机工作过程的三维模拟程序

介绍作者在涡流室式柴油机缸内工作过程多维数值模拟方法面的最新研究成果。所开发的ＥｎｇｉｎｅＣＦＤ－Ⅱ大型软件包使用Ｃ＋＋语言,用于Ｗｉｎｄｏｗｓ９５ ,采用面向对象的编程技术,在网络的自动生成技术和得杂边界的处理等方面有自己的特色和创新。在微机上成功地对涡流室式柴油机缸内工作过程进行了三维数值模拟。     

高强化柴油机涡流比与喷油压力匹配的多维燃烧模拟研究

采用CFD模拟软件FIRE对高强化柴油机缸内工作过程进行了模拟,分析了涡流比和喷油压力对缸内燃烧过程的影响。在此基础上对涡流比和喷油压力进行了综合优化匹配模拟,为小缸径柴油机燃烧系统的设计提供了理论依据。     

中速柴油机碳烟排放的数值模拟计算

应用AVL-BOOST软件平台的广安模型,以8230中速柴油机的降低低工况排放为算例,考核计算模型的实际应用准确性。该模型的数值模拟结果与试验结果基本吻合。利用该模型可预测喷油规律、增压压力、压缩比等参数对碳烟排放的影响,从而为预测及改善柴油机的碳烟排放提供了一种数值分析的依据。     

柴油机缸内壁面边界层的数值模拟

利用二维边界层微分方程数值模拟了缸内壁面速度和热边界层,获得了不同工况下的速度和热边界层厚度,将二维边界层微分方程的数值计算结果和在TY1100柴油机上的测量结果进行了对比分析,结果表明,二者的变化趋势是一致的,建立的数值模拟模型可以较好地预测缸内壁面速度和热边界层的变化规律．     

车用柴油机增压匹配数值模拟研究

使用VC 和Matlab分别建立了柴油机、涡轮增压器、进排气管及中冷器的数值模型,并编制了涡轮增压器与柴油机的匹配计算程序。应用该程序对某柴油机与某径流式涡轮增压器联合工作过程进行仿真计算,得到柴油机的性能参数及与该增压器的匹配数据,最后通过试验结果对数学模型、增压器与柴油机匹配程序的可行性进行了验证。     

柴油机内部EGR的数值模拟分析

应用大型通用CFD软件STAR-CD及网格生成软件ES-ICE,对带有内部EGR的柴油机进气及压缩过程缸内三维瞬态流场进行数值模拟研究,并分析其组分浓度及温度的分布情况,通过研究掌握内部EGR对缸内温度、浓度场的影响,为进一步研究内部EGR对缸内燃烧的影响奠定基础。     

机车柴油机喷油嘴三维流场数值模拟及其改进研究

通过FLUENT软件利用可压缩流体的三维湍流模型和无粘流动模型对改进前后喷油嘴内流场进行了数值模拟。对比研究发现,90°密封座面的压力损失小于60°密封座面;随着喷射压力的提高喷油嘴流量系数有减小的趋势;喷孔倒角可以增大喷油嘴流量系数,同时可以减少高压喷射带来的压力损失。在高强化中速机车柴油机上220 000 km的实际运用结果表明,该型针阀偶件大大减少了故障率,并且其工作可靠性、使用寿命有大幅度提高。     

涡流运动降低柴油机混合气浓度及碳烟排放的数值分析

为了揭示涡流运动对柴油机混合气形成及碳烟排放的影响规律，采用经过实验验证的喷雾及湍流模型，用CFD数值分析软件对某车用柴油机燃烧室内不同涡流条件下柴油喷雾的混合气浓度、速度矢量场、燃油液滴空间分布及油束特性进行了模拟计算．模拟结果表明，当涡流比从0到5．0依次增大时，过喷孔轴线的铅垂面内喷雾浓度场局部浓区燃空当量比逐渐降低，而过喷孔轴线且与铅垂面垂直的平面内喷雾浓度场局部浓区的燃空当量比则先降后升，而不是逐渐下降．只有合理选择剖切平面，即选择过喷孔轴线且与铅垂面垂直的平面，才能正确评价涡流运动对燃烧室内混合气浓度分布及碳烟形成区域分布的影响规律．组织燃烧室内气流运动，须兼顾与气缸轴线垂直的水平面内的涡流运动和过气缸轴线的铅垂面内的湍流或滚流运动．涡流比太大，铅垂面内的湍流或滚流太弱，会削弱喷雾射流对燃烧室底部空气的卷吸，降低燃烧室底部的空气利用率．随涡流比增大，射流顺涡流方向的弯曲度增大，不同喷孔的油束会发生相互干涉，在靠近气缸中心的区域内形成局部浓混合气，不利于降低碳烟排放．对具体的燃烧室结构和喷油系统，合理匹配涡流运动十分必要．